Зануление и заземление: в чем разница и что лучше

Зануление и заземление: в чем разница и что лучше

Зануление и заземление: в чем разница и что лучше
СОДЕРЖАНИЕ
0
146 просмотров
31 декабря 2020

Что такое заземление

Если обсуждается связь электрооборудования с почвой, возможно, речь о заземлении. Иногда, на поверхности приборов скапливается разряд. Среди причин – нарушение поверхности проводов. Сквозь прохудившуюся изоляцию ток с техники переходит на тела прикасающихся к нему людей, животных.

Плоть становится проводником на пути электронов к земле. Зная сие, люди предлагают напряжению иной путь. Провожатым делают провод, уходящий от аппаратуры в почву. Сопротивление кожи току выше, чем у металла.

Получив выбор, высвободившийся ток переходит на сплавы. Почва, куда они ведут, отлично поглощает энергию. Особенно хорошо ток «растекается» в водоносных слоях земли.

Придумал, как сделать заземление Бенджамин Франклин. Ему принадлежит идея громоотвода. Изначально, американец прикрепил металлический прут к машинному кондуктору.

Заряд с последнего начал  плавно стекать по шпилю, подобно тому, как перед грозой ток спускается по мачтам судов и шпилям церквей. Франклин был уверен в электрической природе молнии и догадался, что при высоком потенциале поля, часть электронов из него могут оттягивать на себя проводники.

Общий заряд уменьшается. Вместо искровой молнии рождается коронный разряд, тот самый стекающий и лишь слегка  лучащийся. Такой не способен воспламенить окружающие предметы и опалить плоть.

Получается, с практической точки зрения контур заземления – это защита здоровья и материального имущества. Подробнее о роли отвода тока в почву расскажем в следующей главе.

Терминология заземления

Под заземлением понимают как соединение с грунтом Земли, так и соединение с некоторым “общим проводом” электрической системы, относительно которого измеряют электрический потенциал. Например, в космическом корабле или самолёте “землёй” считают металлический корпус. В приёмнике с батарейным питанием за “землю” принимают систему внутренних проводников, которые являются общим проводом для всей электронной схемы. В дальнейшем мы будем использовать именно такое понятие “земли”, не заключая больше это слово в кавычки, поскольку оно давно стало физическим термином.

Сетевое (рабочее) и защитное заземление.

Потенциал земли в электрической системе не всегда равен нулю относительно грунта Земли. Например, в летящем самолёте за счёт генерации электростатического заряда потенциал земли (корпуса) самолёта может составлять сотни и тысячи вольт относительно поверхности Земли. Аналогом земли космического корабля является “плавающая” земля” — не соединённая с грунтом Земли система проводников, относительно которой отсчитывается потенциал в электрической подсистеме. Например, в модуле аналогового ввода с гальванической развязкой внутренняя аналоговая земля модуля может не соединяться с грунтом Земли или соединяться с ним через большое сопротивление, скажем, 20 МОм.

Под защитным заземлением понимают электрическое соединение проводящих частей оборудования с грунтом Земли через заземляющее устройство с целью защиты персонала от поражения электрическим током. Заземляющим устройством называют совокупность заземлителя (то есть проводника, соприкасающегося с землёй) и заземляющих проводников. Общим проводом (проводником) называют проводник в системе, относительно которого отсчитываются потенциалы. Обычно он является общим для источника питания и подключённых к нему электронных устройств.

Описание и принцип работы соленоидов.
Читать далее

Формула расчёта сопротивления конденсатора.
Читать далее

Что такое счетчик Гейгера и как сделать его своими руками.
Читать далее

Примером может быть провод, общий для всех 8 входов 8 канального модуля аналогового ввода с одиночными (недифференциальными) входами. Общий провод во многих случаях является синонимом земли, но он может быть вообще не соединён с грунтом Земли. Сигнальным заземлением называют соединение с землёй общего провода цепей передачи сигнала. Сигнальная земля делится на цифровую землю и аналоговую. Сигнальную аналоговую землю иногда делят на землю аналоговых входов и землю аналоговых выходов.

Как работает заземление.

Силовой землёй будем называть общий провод в системе, соединённый с защитной землей, по которому протекает большой ток (большой по сравнению с током для передачи сигнала). В основе такого деления земель лежит различный уровень чувствительности к помехам аналоговых и цифровых цепей, а также сигнальных и мощных (силовых) цепей и, как правило, гальваническая развязка между указанными землями в системах промышленной автоматизации. Глухозаземлённой нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая к заземлителю непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформатор тока).

Виды электропроводок.

Нулевым проводом называется провод сети, соединённый с глухозаземлённой нейтралью.

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:

Что такое зануление: принцип работы и устройство

Зануление монтируется по другому принципу. Но чтобы с этим разобраться разберем, что такое глухозаземленная нейтраль. На ТП (трансформаторную подстанцию) по ЛЭП приходит 3 фазы. Собственное заземление, смонтированное вокруг, и является глухозаземленной нейтралью, которая идет на жилые дома от подстанции, вместе с фазными проводами.

Зануление производится так. В распределительном щите делается разводка, приходящая с ТП глухозаземленная нейтрель (PEN) разбивается перед вводным автоматом на ноль (N), идущий в квартиру, и то, что можно считать землей (PE). На самом деле по сути это и останется глухозаземленная нейтраль, которая будет использоваться для зануления. От рабочего N занулять оборудование запрещается – это опасно для жизни. Если все сделано правильно, то при соприкосновении корпуса включенного устройства с токоведущим оголенным проводом происходит короткое замыкание, после чего срабатывает автомат.

Простейшая схема зануления квартирной электросети

Мнение эксперта
Игорь Мармазов
Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО “АСП Северо-Запад”

“Защитное зануление – это система, которая монтируется для мгновенного срабатывания автоматики при появлении напряжения на корпусе устройства и полного отключения электроэнергии.”

Только полное понимание того, что такое заземление и зануление, в чем их особенности, позволит выполнить в квартире или доме тот вид защиты, который будет эффективным и безопасным.

Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN

К таким системам относятся:

  • TN-C;
  • TN-S;
  • TNC-S;
  • TT.

Согласно п. 1.7.3 ПУЭ TN-система — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

TN включает в себя такие элементы, как:

  • заземлитель средней точки, которая относится к источнику питания;
  • внешние проводящие части устройства;
  • проводник нейтрального типа;
  • совмещенные проводники.

Нейтраль источника глухо заземлена, а внешние проводники установки подключены к глухозаземленной средней точке источника при помощи проводников защитного типа.

Сделать заземляющий контур можно только в электроустановках, мощность которых не превышает 1 кВ.

Система TN-C

В данной системе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник. Они совмещены на всем протяжении системы. Полное название — Terre-Neutre-Combine.

Среди преимуществ TN-C можно выделить только легкий монтаж системы, который не требует больших усилий и денежных затрат. Для монтажа не требуется улучшение уже установленных кабельных и воздушных линий электропередачи, у которых есть всего 4 проводящих устройства.

Недостатки:

  • возрастает вероятность получения удара током;
  • возможно появление линейного напряжения на корпусе электрической установки во время обрыва электрической цепи;
  • высокая вероятность потери заземляющей цепи в случае повреждения проводящего устройства;
  • такая система защищает только от короткого замыкания.

Система TN-S

Особенность системы заключается в том, что электричество поставляется к потребителям через 5 проводников в трехфазной сети и через 3 проводника в однофазной сети.

Всего от сети отходит 5 проводящих источников, 3 из которых выполняют функцию силовой фазы, а оставшиеся 2 — это нейтральные проводники, подсоединенные к нулевой точке.

Конструкция:

  1. PN — нейтральный механизм, который задействован в схеме электрического оборудования.
  2. PE — глухозаземленный проводник, выполняющий защитную функцию.

Преимущества:

  • легкость монтажа;
  • низкая стоимость покупки и содержания системы;
  • высокая степень электробезопасности;
  • не требуется создание контура;
  • возможность использовать систему в качестве устройства от защиты утечки тока.

Система TN-C-S

TN-C-S система предполагает разделение проводника PEN на PE и N в каком-то участке цепи. Обычно разделение происходит в щитке в доме, а до этого они совмещены.

Достоинства:

  • простое устройство защитного механизма от попадания молний;
  • наличие защиты от короткого замыкания.

Минусы использования:

  • слабый уровень защиты от сгорания нулевого проводника;
  • возможность появления фазного напряжения;
  • высокая стоимость монтажа и содержания;
  • напряжение не может быть отключено автоматикой;
  • отсутствует защита от тока на открытом воздухе.

Система TT

TT разработана для обеспечения высокого уровня безопасности. Устанавливается на электростанциях с низким уровнем технического состояния, например, где используются оголенные провода, электроустановки, которые расположены на открытом воздухе или закреплены на опорах.

TT монтируется по схеме четырех проводников:

  • 3 фазы, подающие напряжение, смещаются под углом 120° между собой;
  • 1 общий ноль выполняет совмещенные функции рабочего и защитного проводника.

Преимущества TT:

  • высокий уровень устойчивости к деформации провода, ведущего к потребителю;
  • защита от КЗ;
  • возможность использования на электроустановках высокого напряжения.

Недостатки:

  • сложное устройство защиты от молний;
  • невозможность отследить фазы короткого замыкания электрической цепи.

Отличие от зануления

Занулением называют подключение токопроводящих частей электроустановки к глухозаземленной нейтрали источника тока (к нулевой жиле). Ее сопротивление намного меньше сопротивления заземлителя. Потому при замыкании фазы на зануленный корпус устройства гарантированно возникает ток КЗ, приводящий к срабатыванию автоматического выключателя.

В наиболее распространенной системе заземления типа TN одновременно осуществляется и заземление, и зануление.

Подключение к нулевой жиле осуществляется выше УЗО. Иначе токи в фазном и нулевом проводниках после замыкания фазы на корпус останутся равными и аппарат защиты не сработает.

Как нельзя осуществлять заземление?

Согласно параграфу 1.7.110 ПУЭ, запрещается использовать в качестве рабочего заземления любые виды трубопроводов. Кроме того, запрещено выводить заземляющий кабель наружу и подключать его к неподготовленной контактной площадке на шине.

Такой запрет объясняется тем, что каждый металл имеет свой индивидуальный потенциал. При воздействии внешних факторов образуется гальванический пар, который способствует процессу электроэрозии. Коррозия может распространиться под оболочку заземляющего провода, что повышает опасность его оплавления во время подачи больших токов на контур заземления в случае аварии.

Специальная защитная смазка предотвращает разрушение металла, но действует она лишь в сухом помещении.

Также ПУЭ запрещает осуществлять поочерёдное заземление электроустановок друг с другом, подключать более одного кабеля на одну площадку заземляющей шины. Если пренебречь такими правилами, то в случае аварии на одной установке она будет создавать помехи в работе соседа.

Такое явление называется электрической несопоставимостью. При неправильном подключении рабочего заземления работы по устранению недостатков опасны для жизни.

Защита от удара электрическим током

Перед тем как дать ответ на главный вопрос, зачем нужно заземление, нужно разобраться с конструкцией. Заземление — это кусок электрического провода определенного размера, где один конец присоединяется к электрооборудованию, а второй запускается под землю.

И вот именно монтаж заземляющего устройства дает возможность предотвратить поражение электрическим током или минимизировать его воздействие на человека. Также нередко возникает вопрос, для чего требуется контур заземления? Он нужен для бытового электрического оборудования, выполненного из металла, это может быть:

Наводя потенциал на корпус из металла, ток в обязательном порядке должен уходить в землю. Но в данном случае требуется создание устройства в виде металлической конструкции, которое создает контакт непосредственно с землей.

Таким образом, при наведении потенциала на электрический корпус бытового прибора электрический ток будет полностью уходить в землю, и для человека подобная ситуации не влечет никакой опасности. Разумеется, часть все равно пройдет через тело человека, но опять же, ситуация безопасна и никаких пагубных воздействий не будет.

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:

  1. Фаза — коричневого или белого цвета.
  2. Рабочий ноль — синего цвета.
  3. 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.

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.

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:

Какой инструмент пригодится

Для искусственных заземлителей берут стальные пруты, уголки и трубы. Последние могут быть как круглого, так и прямоугольного сечения. Подойдет и бетон. У него есть электропроводный тип. Использование бетона выгодно с точки зрения устойчивости материала к коррозии.

В землю электроды загоняются кувалдой. С заводскими наборами работают отбойниками. Для соединения штырей берут латунные резьбовые муфты. Соединение проводящего провода с электродом идет через зажим. Берут стальной.

Снизить сопротивление на стыках помогает специальная паста. Она есть в электротехнических магазинах. Сваривают конструкцию, естественно, сварочным аппаратом или по старинке паяльником. Стремянка во время монтажа тоже пригождается.

Не забываем и про стальную, медную муфту, если делаем заземление в многоквартирном доме. В общем, точный набор инвентаря зависит от типа строения, его этажности, мощности сети.

Комментировать
0
146 просмотров
Это интересно

Русские никогда не жили в избах Занимательные факты
197 комментариев