Заземление и зануление

Чем отличаются между собой заземление и зануление?

Приобретая какой-либо электрический прибор, вы должны понимать, что ни одна техника не способна функционировать без сбоя. А поломка электрического устройства – нередкое и абсолютно обычное явление. И чтобы предотвратить перегрузку или замыкание, используются разные защитные элементы.

Однако случается так, что защитные аппараты не откликаются на неисправность устройства. Такое может произойти, если была нарушена внутренняя изоляция или на корпусе возникло сильное напряжение. Тут нужна защита для человека, который может попасть под напряжение, дотронувшись до поломанного устройства. Именно тут и используется зануление или заземление.

Отличия

Что собой представляет заземление?

• Оно было изобретено для защиты от дефектов путем снижения напряжения. Если говорить проще – уменьшить напряжение прикосновения до допустимо безопасной для человека величины.
• Для примера – возьмем торшер или настольный светильник. Корпус этого электрического прибора не подключен к заземлению.
  • В случае если будет нарушена изоляция, металлическая часть торшера или лампы попадет под напряжение. И тогда, когда вы приметесь совершить попытку прикоснуться к прибору, чтобы сменить лампочку, вы станете проводником и пропустите сквозь свое тело электрический ток.
  • А вот когда торшер заземлить, электрический ток будет идти в землю через провод. И при прикосновении концентрация напряжения в корпусе станет минимальной, поэтому сквозь ваше тело тока также пройдет минимум.

• Во всех многоэтажных домах и прочих жилых сооружениях, особенно в городе, оно централизованное. Поэтому без каких-либо опасений мы может подключать все электрические приборы.

  Но даже в частном секторе или в сельской местности организовать заземление весьма просто – необходимо подключить ко всем приборам и проводам в доме заземляющий стержень. Чаще используют профиль из металла.

• Заземленные устройства бывают нескольких типов, в зависимости от назначения:
  • те, что отводят импульсный ток молнии (используются при заземлении молниеотводов);
  • устройства для поддержания нормального режима функционирования электроустановок;
  • устройства для избегания травмирования людей и животных электрическим током.

Заземляющий контур защиты дома

А что же такое зануление?

Очень часто рядом с понятием «заземление» используется термин «зануление». По применению эти понятия выполняют одну и ту же функцию – защита человека от удара электрическим током. Но выполняют эту задачу по-разному.

• Зануление представляет собой присоединение металлических элементов установки с электричеством к нулю.
• Чаще используется в промышленных установках. Также к занулению прибегают для защиты высотных домов. Но только в том случае, если провести там качественное заземление практически невозможно. И чаще всего это еще постройки старого плана, поэтому встречается крайне редко.
• Зануление используется, чтобы при повреждении изоляции совершалось короткое замыкание, которое бы приводило к срабатыванию автоматического выключения защитного автомата или других систем защиты.
• В связи с этим подобный метод защиты используется в промышленности, поскольку подходит для оперативного отключения электричества в аварийных ситуациях.
• Зануление работает по следующему принципу: в устройстве образуется замкнутый круг между потоком и нулем, в случае повреждения происходит короткое замыкание. На него реагируют устройства защиты, например, предохранители, и прибор автоматически отключается от источника питания.

Общая характеристика

Устройство защитных токовых отводов при работе с трехфазным электрическим оборудованием

Коммутация трехфазных потребителей электроэнергии отличается от подключения обычной бытовой электротехники, поэтому устройство защитных систем осуществляется иным способом. При этом не нужно путать нулевой или заземляющий провод, участвующий в системе управления, то есть, задействованный в схему пуска и остановки агрегата, с защитным проводником, предназначенным для отведения опасного разряда на землю.

Оформление, разводка, подключение электрооборудования

Работы производятся в несколько этапов:

1. По периметру помещения обустраивается отдельная линия (трасса), выполненная из узкой металлической полосы 40х3 мм или медного провода сечением 16 мм.кв.
2. На ней в скрытом месте монтируется шина (желательно медная) с контактными приспособлениями (шпильками или отверстиями для болтовых соединений). Допускается использование металлической шины, но в этом случае приваривание шпилек – обязательное условие.
3. Эта линия соединяется с контуром заземления или зануления, выведенным отдельным проводом от распределительного щита и имеющим надежную связь с землей либо прямую, либо через рабочий ноль
4. Корпуса всех потребителей (трехфазных электродвигателей) через медный провод соединяются с описанной шиной.

При возникновении короткого замыкания от утечки напряжения из-за нарушения изоляции или «пробития» одной из фаз на корпус заземленного электрооборудования, ток сразу будет уходить в землю по пути наименьшего сопротивления, то есть через соединенную с рабочим нулем или землей жилу. Это сохранит человека от поражения электротоком при касании корпуса прибора.

Устройство зануления допускается только в случае отсутствия возможности коммутации с земляным контуром. Во всех иных случаях правильным считается только защитное заземление.

Агрегат через медный провод соединен с шиной, смонтированной от заземляющей трассы

Обязательное использование дополнительных защитных устройств

Описанные заземляющие и зануляющие системы эффективны при возникновении значительных утечек или коротких замыканий на корпус электроприборов. Однако для достижения полной безопасности при обслуживании оборудования необходимо применение дополнительных средств защиты, обеспечивающих разрыв электрической цепи при возникновении нарушений их работы.

На производственных предприятиях это могут быть блоки автоматики (контроля изоляции БКИ или максимальной токовой защиты). Но наиболее распространенными средствами, как на производстве, так и в быту, являются автоматические выключатели и устройства защитного отключения, которые:

• обеспечат обесточивание электрической цепи в случае возникновения неполадок;
• защитят пользователя от поражения электрическим током;
• предохранят технику от возгорания.

Такие приборы могут иметь исполнение для однофазных или трехфазных систем. Они бывают:

• однополюсные – устанавливаются на одну из линий (ноль, фаза);
• двухполюсные – устанавливаются на оба провода электропроводки;
• многополюсные (три и более) – используются при трехфазном напряжении.

Схема бытовой проводки с РЕ-проводником заземления и защитой ВА и УЗО Автоматический выключатель производит отключение при превышении токовой нагрузки номинального значения, указанного на корпусе прибора. УЗО контролирует состояние электросети и срабатывает при появлении самых незначительных утечек тока.

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.

В заключение разберем вопрос, который может задать начинающий электрик.

Требования к защитному заземлению

Защитное заземление – это наиболее жесткое устройство, чем зануление цепи. Здесь предусмотрена прокладка отдельной шины, довольно небольшого уровня сопротивления, которая идет к системе заземлителей, забитых в землю в виде треугольника.

Расчет защитного заземления, требует знания множества формул и наличия множества исходных данных. Поэтому принято для жилого фонда применять типовые проекты контура заземления для каждого региона.

Установка зануления предусматривает прокладку шины нейтрали или любого другого способа отвода тока в однофазной цепи. При этом, значения сопротивлений каждого проводника зануления до подстанции или питающего трансформатора, складываясь, образуют значение сопротивления защитного устройства.

Эта величина может изменяться, но требования к защитному заземлению и занулению, предусматриваю общее значение максимально возможного уровня сопротивления цепи.

Бытовое заземление

Как правило, системы электроснабжения, должны иметь сопротивление защитного заземления, должно быть от 4 Ом, до 30 Ом. Для обустройства, как правило, применяют стальные уголки и полоса шириной 40 мм. Предусматривают использование медной шины, достаточного сечения, согласно ГОСТу. Это обязательное требование.

При использовании защитного проводника с медным проводом 0,5 мм2 нам не хватит и 100 метров провода для достижения критического значения. Наиболее строгие требования предъявляются при обслуживании участков:

1. Установки, с напряжением цепи до 1000. В, оснащаются устройством, сопротивление которого, не должно превышать 0,5 Ома. Значение заземленного контура измеряют при помощи специального измерительного прибора – измерителем сопротивления. Это измерение проводится двумя дополнительными заземлителями. Разведя их на определенное расстояние, выполняем замер, затем сдвигая электрод, проводим несколько замеров. Самый худший результат принимается за номинальное значение.
2. Для обслуживания цепи трансформатора, других источников питания, при величинах напряжения от 220 В до 660 В – величина сопротивления заземления должна быть от 2 Ом до 8 Ом.

Производственное защитное заземление

Использование дополнительных мер для выравнивания величин потенциала – это основная «обязанность» применения защитного обустройства производственных мощностей. Для достижения надежной защиты, все металлические детали конструкций и устройств, а коммуникационные трубопроводы подсоединяются на заземляющий проводник.

В жилых помещениях, так следует оборудовать ванные комнаты и стальной водопровод, канализацию, и трубы отопления. В наше время пускай и редко, но они встречаются. На промышленных объектах заземляют:

• приводы электрических машин;
• корпуса каждой электроустановки, находящейся в помещении;
• коммуникации металлических труб, металлоконструкции;
• защитные оплетки электрокабелей , с напряжением постоянного тока до 120 В;
• электрощитовые, различные корпуса системы электропроводки.

Детали, не требующие защиты:

• металлические корпуса приборов и оборудования, установленных на стальной платформе, главное – обеспечение надежного контакта между ними;
• разнообразные участки с металлической арматурой, установленная на деревянных конструкциях, исключение составляют объекты, где защита распространяется и на эти объекты;
• корпуса электрооборудования, имеющие 2, 3 классы безопасности;
• при вводе в здание электропроводки, с напряжением не выше 25 В, и прохода их сквозь стену из диэлектриков.

В заключение необходимо отметить.

После монтажа каждого из видов защиты, необходимо выполнить проверку величины сопротивления защиты. После этого составляется акт проверки. Замеры, проводят летом и зимой, в это время грунт имеет наибольшее сопротивление.

Проверку жилого фонда рекомендуется проводить раз в год. Помните о необходимости оснащения щитовой автоматами размыкателями цепи и защитным устройством от утечек тока.

Зануление

Зануление — преднамеренное соединение металличе­ских нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением в аварийной ситуации, с заземленной точкой обмотки источника питания.

Назначение зануления — устранение опасности пора­жения током в случае прикосновения к корпусу электро­оборудования, оказавшемуся под напряжением относи­тельно земли из-за замыкания фазы на корпус.

Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, обеспечи­вающее автоматическое отключение поврежденного элек­трооборудования от сети, и, одновременно, в снижении напряжения корпуса относительно земли на время, пока не сработает отключающий аппарат.

Область применения зануленкя— трехфазные четырех-проводные сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000В, однофазные двухпроводные сети с заземленным выводом обмотки источника питания —

Зануление выполняют, соединяя корпуса с

нулевым проводом и, далее, с заземленной нейтралью источника питания. На рис.21 приведена схема зануления для трехфазной четырехпроводной сети переменного тока. По такой схеме выполнены наиболее распространенные сети напряжением 380/220 В.

Рис.21. Схема зануления: а — принципиальная; б — однофазная эквивалентная

Zф- сопротивление фазных проводов; Zн.п.-сопротивление нулевого провода;

Ro-солротивление заземления нейтра­ли; Zтр/3-сопротивление обмотки трансформатора .

Основные требования к занулению — обеспечить на­дежное срабатывание защиты и малое время (доли секун­ды) отключения поврежденного оборудования. Время сра­батывания отключающего аппарата (предохранителя, автомата) зависит от тока короткого замыкания, проте­кающего через него. На рис.22 приведен примерный вид зависимости времени срабатывания от кратности тока короткого замыкания по отношению к номинальному току аппарата.

Рис.22.Токовременная характеристика предохранителя

tоткл — время отключения, Iк.з. — ток короткого замыкания; Iном — номинальный ток плавкой вставки или ток уставки автомата.

Таким образом, для быстрого отключения необходимо обеспечить достаточный по величине ток короткого за­мыкания .

Расчет зануления проводят с целью определить усло­вия, при которых в аварийной ситуации произойдет на­дежное отключение поврежденной электроустановки от сети и будет снижено до безопасной величины напряже­ние на корпусе в аварийный период.

ПУЭ устанавливает следующие требования, которые необходимо выполнить при расчете зануления:

а) ток короткого замыкания должен отвечать усло­вию: Iк.з ≥ k* Iном

где k — коэффициент надежности отключения;

б) сопротивление нулевого защитного проводника

Zн.ф. ≤ 2Zф ;

в)сопротивление рабочего заземлителя нейтрали ис­точника питания Ro≤ 2-4-8 Ом

при напряжениях источника UHOM = 660 — 380 — 220 В со­ответственно;

в) значение коэффициента k принимается в зависимости от типа защиты электроустановки и должно быть не менее;

Заземление

А вот теперь основной вопрос, чем отличается заземление от зануления? Все дело в установке дополнительных защитных устройств. Чтобы добиться безопасной эксплуатации бытовых электрических приборов, в распределительный щит необходимо вмонтировать или УЗО (устройство защитного отключения), или дифференцированные автоматические выключатели. Оба вида устройств имеют в своей конструкции специальный рабочий орган, который выравнивает силу тока в фазном и нулевом проводе.

Схема подключения заземления

• Если сеть и бытовые приборы работают в штатном режиме, то токи в разных контурах одинаковы по величине, но протекают в разных направлениях: по фазе в квартиру, по нулю из нее. То есть, вся система сбалансирована, поэтому бытовые приборы работают хорошо по номинальным параметрам.
• Если в любом месте электрической системы произошел разрыв изоляции (провода, бытовые приборы, автоматы и так далее), ток начинает движение к земле. При этом этот ток проходит мимо проводника нуля. То есть, заземление перестает действовать. В рабочем органе УЗО или дифференцированного автомата происходит нарушение баланса. Как только нарушение начинается, сразу же срабатывает защитное устройство, которое разъединяет контакты. Электричество в систему перестает подаваться.

И еще один момент, который касается защитного заземления и зануления. Специалисты рекомендуют устанавливать отдельный контур, в который монтируется так называемый РЕ-проводник. Его специально выводят за пределы распределительного щита и устанавливают около розетки в гнезде. При этом розетка должна быть трехфазной: фаза, ноль и земля. Проводник соединяется с «землей».

Обратите внимание, что вилка от бытового прибора при включении в розетку сначала касается «земли», а затем двух основных фаз. То же самое происходит и в момент выключения: сначала выводятся фазы, затем в последнюю очередь земля

Это гарантия, что в случае короткого замыкания в самом бытовом электрическом приборе не произойдет сбой всей системы за счет повышенного действия силы тока в ней.

Обычно УЗО устанавливается в распределительном щитке после основного вводного автомата. Необходимо учитывать тот момент, что устройство защитного отключения не защищает электрическую сеть от короткого замыкания проводов. Вероятность, что это устройство само выйдет из строя по этой причине, очень велика

Поэтому так важно скорректировать параметры вводного автомата с параметрами самого УЗО. Оптимальный же вариант – установить перед устройством еще один автомат, который по параметрам будет идентичен защите

Кстати, необходимо отметить, что УЗО с автоматом для него – это, по сути, обычный дифференциальный автомат. Последний стоит дороже защитного устройства, но по размерам намного компактнее.

Теперь вы можете понять, в чем отличия заземления и зануления.

Что такое заземление, принцип действия и устройство

При создании электросети, в помещениях различного назначения, требуется создание защиты, которая предотвратит вероятное поражение током. Чтобы избежать этого выполняется устройство заземления. В соответствии с ПЭУ п.1.7.53 заземление выполняется в электрооборудовании с напряжением более 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

Шина заземления от ГРЩ к потребителю

Заземление – намеренное соединение нетоковедущих металлических частей электроустановок (которые могут оказаться под напряжением) с землей или ее эквивалентом. Данная защитная мера предназначена для исключения вероятности поражения человека электротоком при замыкании на корпус оборудования.

Принцип действия

Принцип работы защитного заземления заключается в:

• снижении разности потенциалов, между заземляемым элементом и другими токопроводящими предметами с естественным заземлением, до безопасного значения;
• отвод тока в случае непосредственного контакта заземляемого оборудования с фазным проводом. В грамотно спроектированной электросети возникновение тока утечки вызывает мгновенное срабатывание устройства защитного отключения (УЗО).

Схемы заземления в трехфазных сетях

Из вышесказанного следует, что заземление имеет большую эффективность при использовании в комплексе с УЗО.

Устройство заземления

Конструкция системы заземления состоит из заземлителя (проводящая часть, которая имеет непосредственный контакт с землей) и проводника, обеспечивающего контакт между заземлителем и нетоковедущими элементами электрооборудования. Обычно в качестве заземлителя используется стальной или медный (очень редко) стержень, в промышленности это как правило, сложная система, состоящая из нескольких элементов специальной формы.

Эффективность системы заземления во многом определяется величиной сопротивления защитного устройства, которую можно уменьшить, повышая полезную площадь заземлителей или увеличивая проводимость среды, для чего задействуется несколько стержней, повышается уровень солей в земле и т.п.

Заземляющее устройство это…

Выше мы рассмотрели в общих чертах, что такое защитное заземление. Однако стоит упомянуть, что используемые в системе заземлители различаются на естественные и искусственные.

В качестве устройств заземления в первую очередь предпочтительнее использовать такие естественные заземлители, как:

• трубы водоснабжения, находящиеся в грунте;
• металлоконструкции зданий и сооружений, имеющие надежный контакт с землей;
• обсадные трубы артезианских скважин;
• металлические оболочки кабелей (исключение составляет алюминий).

Вариант использования трубы в качестве естественного заземлителя

Естественные заземлители должны иметь соединение с защитной системой из двух и более разных точек.

В роли искусственного заземлителя может использоваться:

• стальная труба с толщиной стенок 3,5 мм и диаметром 30÷50 мм и длиной порядка 2÷3 м;
• стальные полосы и уголки толщиной от 4 мм;
• стальные пруты длиной до 10 и более метров и диаметром от 10 мм.

Использование металлических полос в качестве искусственного заземлителя

Для агрессивных почв необходимо использование искусственных заземлителей с высокой устойчивостью к коррозии и изготовленных из меди, оцинкованного или омедненного металла. Итак, мы разобрались с тем, что является определением понятия искусственного и естественного заземлителя, теперь же рассмотрим, когда применяется заземление.

Предлагаемое видео наглядно объясняет, что такое защитное заземление: