Зануление представляет собой соединение металлических частей электрического оборудования с нулевым проводом. Если произойдет пробой изоляции, и фаза окажется на зануленном корпусе, то возникнет однофазное короткое замыкание. Это явление приведет к отключению напряжения через защитный автомат.
Зануление и заземление, хотя и выполняют одну и ту же защитную функцию, осуществляются различными способами.
Зануление и заземление: различия, особенности, обустройство
Для защиты от опасности поражения электрическим током в практической деятельности применяется целый ряд технических средств и мероприятий. Эффективным решением может стать даже установка ограждений, которые ограничивают прямой доступ к корпусам электроустановок, или использование ковриков из непроводящих материалов, например, резины, расположенных на полу рядом с оборудованием. Тем не менее, наиболее популярными методами защиты являются организация защитного заземления и зануления, что объясняется их сочетанием простоты реализации и высокой эффективности. Остальные средства в таком контексте рассматриваются как вспомогательные.
Принцип работы и применение заземления и зануления
Каждая электротехническая система состоит из токопроводящих элементов, изолирующих материалов, которые обеспечивают их нормальные условия для функционирования. Вместе с тем, ряд конструктивных элементов различных электрических машин, механизмов, приборов и иной техники, которые не предназначены для передачи тока, изготавливается из проводящих металлов, которые обладают высокой проводимостью.
В процессе нормальной эксплуатации техники нельзя полностью исключить вероятность повреждения изоляции проводников в результате различных факторов: механических повреждений, заводского брака или просто из-за естественного старения материалов. Это может привести к тому, что под напряжением окажутся не только токоведущие части, но и другие металлические элементы корпуса, что произойдет в случае пробоя на корпус. Этот эффект опасен тем, что даже случайное прикосновение к металлическим составным частям электроустановки может привести к поражению электрическим током, что в некоторых случаях может закончиться летальным исходом.
Для защиты от подобного неблагоприятного явления можно использовать два идеологически схожих, но работающих по-разному метода.
Защитное заземление
Наиболее простой и распространенный способ защиты от электрического удара заключается в намеренном (принудительном) соединении всех проводящих деталей конструкции электрического прибора с землей, что и называется заземлением. Для этого создается отдельная система, состоящая из шин и заземляющих электродов, которые контактируют с почвой вокруг и под зданием. При этом нельзя использовать водопроводные или канализационные, и тем более газовые трубы. В случае с водопроводом это связано с неконтролируемым характером переходного сопротивления с землей и возможностью быстрого разрушения труб под действием электрохимической коррозии, в случае с газовыми трубами — с угрозой взрыва.
Заземление приборов обычно выполняется с помощью отдельного проводника или даже шины. При его монтаже важно придерживаться двух дополнительных условий, которые, хотя и легко реализуемы, все же являются важными:
- Во-первых, заземляющие цепи должны выдерживать максимальные аварийные токи до момента срабатывания защитных автоматов электроустановки;
- Во-вторых, само соединение должно обеспечивать низкое сопротивление во всех режимах работы. В зависимости от конкретных ситуаций, за предел допустимого часто принимаются значения сопротивления от 2 до 8 Ом.
Это необходимо для того, чтобы при пробое на корпус ток, текущий к земле, не создавал напряжение выше установленного безопасного предела.
На производстве электробезопасность гарантируется с помощью отдельного заземляющего контура. В бытовых условиях функции заземления обычно выполняет шина в электрическом щитке.
Качество выполненного заземления проверяется на производстве путем выполнения соответствующих измерений. В домашних условиях достаточно ограничиться выбором подходящего сечения заземляющего провода. Рекомендуется использовать провод с изоляцией желто-зеленого цвета, чтобы подчеркнуть недопустимость его отключения. Для этой цели подходят кабели марки ПВ-3 или ПВ-6-3.
Эффективность защитного заземления подтверждается тем, что его применение считается обязательным по правилам устройства электроустановок (ПУЭ) и действующим стандартам в области электробезопасности.
Что такое заземление
Заземление — это метод защиты пользователя от электрического удара, возникающего при непреднамеренном подаче напряжения на корпус электроустановки вследствие аварийной ситуации. Суть заземления заключается в соединении оболочки электроустановки или устройства с землей.
Заземление выполняется с помощью специальные заземляющего устройства, которое состоит из заземлителя и заземляющего электрода. Заземлитель установлен глубоко в земле, тогда как заземляющий электрод соединяет его с любой частью электроустановки или электрической сети.
На приведенном изображении показан заземляющий проводник (PE), который соединен с землей и рабочим нулем (N).
Существуют несколько систем заземления:
- Система TN, которая включает схемы TN-C, TN-S и TN-CS. В этих системах нейтральный проводник заземляется глухо.
- Система TT, при которой токопроводящие части электроустановок и нейтральный проводник заземляются независимо друг от друга.
- Система IT, где токопроводящие части электроустановок заземлены, а нейтральный проводник — нет.
При возникновении аварийной ситуации и подаче электричества на корпус благодаря системе заземления срабатывают автоматы-предохранители. Если предохранители по какой-то причине не срабатывают, основная часть электрического тока уходит в землю, что защищает человека от риска электрического удара, угрожающего его жизни и здоровью.
Заземление используется как в промышленности, так и в быту.
Практические различия между заземлением и занулением
Как было указано ранее, главная задача как зануления, так и заземления состоит в обеспечении защиты человека от электрического удара при пробое изоляции и подаче напряжения на корпус электроприбора или электроустановки. Однако данные методы защиты имеют разные принципы работы.
На схемах и электроприборах обозначение заземления может варьироваться.
При использовании зануления, в случае пробоя изоляции и подачи текущей электричества на корпус, возникает короткое замыкание. Чтобы система зануления в данном случае могла эффективно защитить лицо от электрического удара, необходимо, чтобы сработал автомат-предохранитель.
Заземление, в свою очередь, обеспечивает более надежную защиту от электрического удара. В случае, если произойдет пробой изоляции и ток окажется на корпусе, автомат-предохранитель должен сработать, и напряжение будет отключено. Если автомат не сработает, и человек коснется корпуса, благодаря заземлению большая часть тока уйдет в землю.
Заземление обеспечивает двойную защиту от электрического удара.
Кроме этого, заземление имеет еще одно важное отличие от зануления. Помимо основной защитной функции, снимающей риск электротравм, заземление также помогает устранить электрический потенциал на корпусах электроприборов. Это особенно необходимо для корректной работы чувствительной техники, такой как измерительные приборы, микрофоны, акустические системы и другие устройства.
Функции зануления
По сути, в системе зануления сочетаются функции двух типов защитных систем: заземляющего контура и системы защитного отключения. Основные элементы системы зануления включают:
- Магистраль зануления, представленная в виде металлического проводника, соединяющегося с нейтральным проводом трансформаторной установки. К ней подключаются все металлические части электрического оборудования, которые должны быть отделены от напряжений;
- Ответвления от магистрали к электрическим устройствам, которые являются металлическими проводниками и выполняют роль соединительных элементов между электрическим оборудованием и магистралью зануления;
- Коммутационный аппарат, который обеспечивает соединение электрического оборудования с питающей сетью. Он реагирует на ток, возникающий при однофазном замыкании на корпус устройств, и моментально отключает аварийное (неисправное) оборудование от сети;
- Повторные магистрали заземления, которые подключают магистраль к земле через заземляющие электроды. Эти элементы обладают сравнительно низким сопротивлением и используются лишь в определенных сегментах систем зануления.
Ключевые отличия
Если проанализировать разницу между системой заземления и занулением, можно выделить несколько важных особенностей:
- При необходимости заземления корпуса электрического оборудования от нуля, требуется создание специализированного контура. В то время как при организации цепи зануления такая необходимость отсутствует;
- Система заземления предусматривает наличие отдельного провода, который должен соединять защищаемое устройство с заземляющим устройством. При занулении, проводник также прокладывается от этой точки, но только до шины входа;
- В случае замыкания через ноль, для обеспечения безопасности необходима отключение фазы от электросети. В то время как при заземлении происходит снижение небезопасного напряжения до минимально допустимых значений.
Как правило, в многоквартирных жилых домах не существуют условия, необходимые для обустройства заземления. Поэтому в большинстве случаев зануление для городских квартир представляет собой единственно возможный вариант электрозащиты наряду с устройствами защитного отключения (УЗО).
Стоит ли выполнять заземление или зануление?
Заземление рассматривается как более надежный и оптимальный способ организации системы электробезопасности на объекте. Лучшим решением является проведение дополнительных проводов в здании и подключение их к домашней электропроводке или создание индивидуального заземляющего контура для загородного дома или коттеджа. Подробную информацию о том, как организовать систему заземления, можно найти в отдельных статьях.
Зануление, в свою очередь, опирается на эффект короткого замыкания, что само по себе небезопасно, особенно в двухпроводных системах. При таком варианте срабатывание защитных систем может быть проблематичным, и существует постоянный риск отгорания нулевого контакта или неправильной замены проводников N и L при проведении ремонтных работ.
Существует ряд сложностей, связанных с работой системы зануления:
- Ток должен быть такого размера, чтобы устройство защиты сработало мгновенно;
- Само устройство защиты должно находиться в рабочем состоянии, иначе оно не сможет сработать, и пользователи останутся под угрозой. В данном случае опасный ток может распространяться на другие элементы электропроводки, подключенные к занулению.
Некоторые пользователи прибегают к занулению, поскольку у них отсутствуют альтернативные варианты организации защиты. Для этого они устанавливают перемычку перед розеткой между нейтральным проводником и контактом заземления. Тем не менее, при нарушении целостности нулевого проводника или смене местами проводников с высоким и нейтральным потенциалом корпус электроприборов может оказаться под напряжением.
Ошибка заключается и в некорректном разделении PEN проводника в квартирном щите. При установке дополнительной шины PE, которая подключена перемычкой к шине N, в случае обрыва нуля, опасный потенциал появится на всех зануленных устройствах. При этом система защиты не сработает.
Если на объекте отсутствует заземляющая система и её невозможно организовать, следует установить УЗО (устройство защитного отключения). Более подробную информацию о том, как установить УЗО, можно найти в нашей специализированной статье.
Как справиться с перепадами напряжения в электросети?
В случае возникновения скачков и просадок напряжения в электрической сети, ни заземление, ни зануление не способны решить проблему. Для обеспечения стабильного электропитания оборудования устанавливаются стабилизаторы напряжения. В зависимости от их выходной мощности, можно обеспечить защиту отдельных электроприборов, групп потребителей или всей электроники на объекте.
Стабилизаторы напряжения могут подключаться как через обычные сетевые розетки, так и непосредственно к электропроводке, обычно сразу после вводного автомата. Во втором случае подразумевается использование клеммного подключения.
Инверторные модели считаются наиболее технически развитыми. Они используют бестрансформаторную технологию двойного преобразования и обеспечивают:
- Мгновенную стабилизацию напряжения при колебаниях в пределах от 90 до 310 В;
- Непрерывное питание нагрузки высококачественным сигналом с отклонением не более 2% и чистым синусоидальным сигналом.
Эта технология также позволяет обеспечить бесперебойную работу электротехники при кратковременных отключениях сети (так называемых «морганиях») duração até 200 мс.
Как определить заземление и зануление?
Существует несколько методов для определения правильной работы заземления и зануления. Например:
- ⚡ Отключите все электроприборы в квартире и автоматы в электрическом щите;
- ⚡ Отсоедините заземляющий проводник в щите от шины заземления (шина PE) или корпуса;
- ⚡ Включите автоматы заново;
- ⚡ С помощью мультиметра в режиме переменного напряжения измерьте показания между проводниками. Для этого можно предварительно использовать индикаторную отвертку, чтобы определить, где находится фаза;
- ⚡ Проверьте, что напряжение относительно фазного проводника будет в пределах 220В — это указывает на то, что вы нашли ноль. Другой проводник будет заземляющим.
Этот метод подходит в случае, если установлен двухполюсный автомат (т.е. автомат одновременно отключает фазный и нулевой проводники):
- ⚡ Отключите все приборы и вводной автомат;
- ⚡ С помощью мультиметра в режиме прозвонки подсоедините предполагаемый заземляющий провод к металлическим корпусам ближайшего оборудования, которое должно быть заземлено, таким как батареи или ванная;
- ⚡ Тот провод, где тестер покажет значение, близкое к нулю, либо издаст звуковой сигнал, и будет заземляющим проводником. В то время как на проводе с высоким сопротивлением будет наблюдаться бесконечность — это будет рабочий ноль.
Как определить заземление и зануление?
Еще один из способов:
- ⚡ Отключите все электрические приборы в квартире, обеспечив их отключение не только через выключатель, но и путем выемки из розеток;
- ⚡ Выключите вводной двухполюсный автомат;
- ⚡ На выходе из автомата между нулевым и фазным проводами установите перемычку — шунт;
- ⚡ С помощью тестера в режиме прозвонки проведите измерения на проводниках в подрозетнике;
- ⚡ Фазный и нулевой провод должны показывать полный ноль. При этом тестер будет реагировать.
- ⚡ Оставшийся проводник будет заземляющим.
Этот метод является наименее предпочтительным и представляет собой большие риски для неопытных пользователей электричества. Поэтому его следует использовать в последнюю очередь, если у вас есть необходимые знания и навыки.
