В чем разница между занулением и заземлением?

Выбор технологии

Планируя электрозащиту дома, многие из нас задумываются о выполнении дополнительной защиты электроснабжения. Однако домовладельцы не всегда понимают, в чем разница заземления и зануления. Основными различиями являются:

• при заземлении избыточный ток отводится в землю, а при выполнении зануления напряжение сбрасывается в щитке на ноль;
• заземление считается наиболее эффективным способом защиты человека от поражения электротоком.

Сделать заземление проще, чем зануление. В последнем случае потребуется помощь специалиста, который должен рассчитать оптимальные показатели нулевого тока и лишь после этого можно будет обеспечить правильность работы защитного оборудования.

К выполнению заземления чаще всего прибегают владельцы частных домов, а вот обладателям квартир в многоэтажках требуется делать зануление, для чего дополнительно устанавливают УЗО и аналогичные устройства, предупреждающие поражение током и повреждение работающих электроприборов. При правильном устройстве защиты можно полностью исключить опасность поражения электротоком, а различная техника и приборы будут полностью защищены от вероятных скачков напряжения и замыканий в сети.

Для обеспечения качественной защиты при занулении необходимо учитывать фазность приборов и выполнять сложные расчёты. Самостоятельно провести такую работу не представляется возможным. Только опытный электрик правильно спланирует подключение, установит соответствующие защитные приборы и проведет качественное зануление.

Сегодня в продаже имеются уже готовые комплекты для заземления частного дома. Потребуется только заглубить на несколько метров в землю металлический контур, подключить к нему фазу со щитка, что и позволит обеспечить максимальную безопасность используемых электроприборов. Можно подобрать различные комплекты, которые подходят для дачи или полноразмерного частного дома, отличаются своей конструкцией, способом подключения и максимально возможной нагрузкой.

В последние годы отмечается тенденция, когда полноценное зануление выполняется на производстве и предприятиях, где требуется обеспечить повышенную электробезопасность эксплуатируемым приборам и промышленному оборудованию. Обычные же домовладельцы в целях защиты от поражения током обустраивают простейшее заземление, сделать самостоятельно которое не составит особого труда.

Как работает заземление?

Безопасное использование бытовых устройств благодаря подключению корпуса к защитному нулю, обеспечивая работу «Оборудования защитного отключения» или автоматические выключатели. У последних есть работающий механизм, который сравнивает токи, входящего в фазный провод в дом и выходящего из рабочего проводника.

Если режим электропередачи нормален, токи равны, а также противоположно направлены. Из-за этого их взаимодействие уравновешено и сбалансировано, обеспечивая исправную работу с нормальными параметрами.

При возникновении нарушения изоляции в одном или нескольких местах цепочки, через такую область выходит ток, направленный к земле. Через рабочий проводник нуля ток не проходит. В механизме происходит нарушение тока, который приводит к выключению защищающего органа и отключается соединения защитного механизма, предотвращая поступление тока по цепи. Завершение подачи напряжения происходит за миллисекунду.

При подключении заземления к бытовому устройству, используют PE-проводник. Он выводится из распределительного щитка по специальному пути к розетке, который оборудован особым выходом. Подобная защита не предотвращает возникновение короткого замыкания, поэтому на нее ставится автоматизированный выключатель. Покупка оного обойдется в несколько тысяч рублей и занимает много места.

Особенности земли:

1. Если металлический отвод бытового устройства и фаза связаны, поэтому в не возникает напряжение. При нарушении изоляции провода, человек дотронувшийся до него получит серьезный удар током. Воспользовавшись заземление можно предотвратить подобное.
2. Различные токи поступают на заземляющий проводник, предотвращая опасность для человека.
3. При возникновении напряжения, которое поступает на радиатор отопления, несет еще большую опасность. Из-за этого все батарею превращаются в проводники. Устанавливая землю, весь ток выходит через проводник.

Определение понятий

Под заземлением принято понимать использование специальных конструкций, которые соединяют электропроводку дома или отдельные приборы с землёй. Благодаря наличию такой защиты прикосновение к поверхностям, которые находятся под напряжением, не приведет к летальному исходу, а удар тока будет минимальным. Изготавливается защита с электрооборудованием, имеющим изолированную нейтраль. Заземляющие устройства могут выполняться целой группой проводников, соединяющих с землей токопроводящие элементы.

Заземление электрооборудования также увеличивает аварийные токи замыкания, что необходимо в тех случаях, когда имеющаяся защита срабатывает при попадании под напряжение нетоковедущих частей. Это позволяет предупредить выход оборудования из строя при замыканиях, неквалифицированном ремонте и вмешательстве в электросети. Сегодня принято выделять несколько разновидностей заземления:

• рабочий тип обеспечивает бесперебойную работу электрооборудования в штатном и аварийном режиме;
• защитный тип обеспечивает безопасность электроустановок, предупреждая пробой на корпус и рабочую поверхность токоведущих проводов;
• грозозащитный тип отводит молнию от зданий, уводя разряд в землю, предупреждает повреждение электрооборудования и возгорание строений.

https://youtube.com/watch?v=lj-i23-xzoc

Принято также различать искусственно изготовленное и естественное заземление. Первое выполняется для защиты сооружений и электроприборов от повышенного напряжения. Такие устройства состоят из металлического стержня, провода, труб некондиционного типа и стальных уголковых приспособлений. Естественное заземление также изготовлено человеком, однако изначально оно не предназначается для защиты от повышенного напряжения. В качестве него можно рассматривать железобетонные сооружения, трубопроводы, обсадные трубы и т. д.

Зануление также обеспечивает необходимую защиту электрооборудования, предупреждая его выход из строя из-за замыканий и перенапряжения в сети. Такой вид работ отличается от заземления принципом монтажа и назначением. Зануление подразумевает подключение токопроводящих элементов к корпусу электроприбора или металлическим деталям. Для обеспечения безопасности обязательно соединение с нейтралью, которая является источником трехфазного пониженного напряжения.

Основной задачей зануления является защита электрооборудования и рабочего персонала от поражения током за счёт срабатывания автоматического коммутационного оборудования. Принцип работы такой защиты заключается в создании искусственных коротких замыканий при попадании тока на корпус техники или в случаях пробоя изоляции. Возникновение короткого замыкания приводит к срабатыванию:

• предохранителей;
• автоматических выключателей;
• специальной защиты от короткого замыкания.

Заземление отличается от зануления применением специального оборудования, которое использует нейтраль и за счёт коротких замыканий разрывает цепь, предупреждая серьёзное поражение электрическим током. Особенностью зануления является необходимость высокой мощности тока нулевого провода, за счёт которого происходит короткое замыкание. Только в этом случае можно обеспечить стопроцентную вероятность защиты от поражения электричеством при наличии проблем в электроснабжении. Если мощности нулевого провода и токов короткого замыкания недостаточно, это приводит к появлению повышенного напряжения в электрооборудовании.

Назначение заземления

Покупая любое электрооборудование, будь то стиральная машина или холодильник он не рассчитан на пожизненный срок службы и в процессе работы как любое другое оборудование может сломаться. Чтобы защитить электрооборудование от ненормальных режимах работы (перегрузка или короткое замыкание) применяются различные защитные аппараты (автоматы, пробки и т.д.)

Но бывают ситуации, когда защитные устройства не реагируют на возникшие повреждения. Одним из таких случаев является повреждение внутренней изоляции и возникновении на металлическом корпусе оборудования высокого напряжения.

В этом случае защита необходима самому человеку, который попадет под напряжение прикоснувшись к поврежденному оборудованию. Для защиты от таких повреждений и было придумано заземление, основное назначение которого — снизить величину этого напряжения.

То есть, основное назначение заземления — снизить напряжение прикосновения до безопасной величины.

Предположим, что у вас дома имеется потолочный светильник, корпус которого не подключен к заземлению. В следствии повреждения изоляции металлическая часть светильника оказалась под напряжением. В тот момент когда вы попытаетесь поменять лампочку вас ударит током, так как прикоснувшись к корпусу вы становитесь проводником и электрический ток будет протекать через ваше тело в землю.

Если же светильник будет заземлен, большая часть тока будет стекать в землю по заземляющему проводу и в момент касания, напряжение на корпусе, будет намного меньше, а соответственно и величина тока проходящий через вас будет также меньше.

Заземлением — называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей (контуром заземления) которые в нормально состоянии не находятся под напряжением, но могут оказаться из-за повреждения изоляции.

Также, заземление необходимо для функциональности таких аппаратов как УЗО. Если корпуса электроустановок не будут соединены с землей, то ток утечки протекать не будет, а значит УЗО, не среагирует на неисправность.

Отличие заземления от зануления

Если во время работы отдельно взятой пары фаз нагрузка на них не будет одинаковой, в точке схождения непременно возникнет положительный электрический потенциал. То есть, если при обрыве заземляющего контура человек возьмётся за корпус подъездного щитка, его ударит током. Сила такого удара будет зависеть от степени асимметрии нагрузок.

Большинство электрических машин сконструированы таким образом, чтобы нагрузки распределялись по всем трём фазам равномерно. Ведь иначе одни проводники будут нагреваться и изнашиваться быстрее других. Поэтому точку соединения фаз в некоторых устройствах выводят в отдельный четвёртый контакт, к которому подсоединяется нулевой проводник.

И вот здесь вопрос: где взять этот самый нулевой проводник? Если вы обратите внимание на столбы высоковольтных ЛЭП, на них присутствует только три провода, то есть три фазы. И для транспортировки электроэнергии этого вполне достаточно

Ведь все трансформаторы на понижающих подстанциях имеют симметричную нагрузку на обмотках и заземляются каждый независимо от других.

   Разница между заземлением и занулением

А появляется этот четвёртый проводник на самых последних трансформаторных подстанциях (ТП) в цепочке преобразований, там, где 6 или 10 кВ превращаются в привычные нам 220/380 В, и возникает неиллюзорная вероятность асинхронной нагрузки. В этом месте начала трёх обмоток трансформатора соединяются и подключаются к общей системе заземления и от этой точки берёт своё начало четвёртый, нулевой провод.

И теперь мы понимаем, что заземление — это система стержней, погруженных в грунт. А зануление — это вынужденное присоединение средней точки к заземлению для устранения опасного потенциала и асимметрии. Соответственно, нулевой проводник — подсоединённый к точке зануления или ближе. А провод защитного заземления — подключённый непосредственно к самому заземляющему контуру.

Описание процесса заземления

Заземление является главным технологическим звеном в череде электромонтажных работ с электроприборами. Грамотная установка заземляющего устройства предусматривает определенную систему, которая должна гарантировать полную безопасность человека.

На стадии планирования электропроводки на объектах необходимо знать все имеющиеся системы и технологии их установки, а также чем опасно несоблюдение ПЭУ.

Основной принцип создания конструкции заземляющих устройств заключается в правильно выполненном соединении контура заземления с электрическими установками.

В заземляющем устройстве существуют 2 элемента, которые обеспечивают эффект отвода тока в землю. Такими элементами являются: заземлитель и проводник. Соединение этих элементов образует устройство, обеспечивающее отвод тока в землю. Такая система соединяет электроприборы с почвой, тем самым отводя ток из помещений, что обеспечивает безопасность установки.

В заземляющей установке присутствуют заземлитель и проводник. Соединение таких элементов создает устройство, обеспечивающее безопасность и защиту электроприборов. Такое устройство является соединителем бытовых электрических приборов с землей. Заземлители бывают двух типов – естественные и искусственные. В качестве естественных могут служить здания, сооружения из металла. Искусственными могут быть металлические штыри, уголки, трубы.

На сегодняшний день заземление разделилось на 2 типа:

• обеспечение отведения импульсного электричества;
• защита от молнии и грозы.

Устройства, смонтированные для отвода импульсного тока, обеспечивают нормальную эксплуатацию бытовых электроприборов даже в случаях аварии. Заземляющие устройства от грозы и молнии обеспечивают безопасность живых организмов.

Что такое заземление: как устроено, принцип работы и преимущества такой защиты

Принцип работы заземления в том, чтобы не допустить прохождения электрического тока через тело человека, если в силу каких-либо обстоятельств корпус электроприбора окажется под напряжением. Такое может случиться при повреждении изоляции жил кабеля. Рассмотрим пример. Жила с поврежденной изоляцией соприкасается с металлическим корпусом микроволновой печи. Хозяйка, готовя пищу на кухне, прикасается к электроприбору, который не заземлен. Это приводит к тому, что ток устремляется к земле, используя человеческое тело, как проводник. Итог может быть самым плачевным, вплоть до летального исхода.

Неисправная электропроводка приводит к возникновению напряжения на корпусе бытовых приборов

Теперь разберем для чего нужно заземление, как оно работает. Тот же пример, но уже с использованием защиты. Требования к заземлению применяются самые жесткие. При замерах сопротивление контура должно практически отсутствовать, что позволяет току беспрепятственно уходить в землю по шине. Законы физики не дают напряжению протекать через человеческое тело, которое имеет свое сопротивление. У одних оно больше, у других меньше, но наличие его не оспаривается. Получается, что ток утекает по пути наименьшего сопротивления, через заземлитель. Если при этом в схему включено УЗО, оно определит утечку и отключит подачу электроэнергии на прибор.

Устройство защитного отключения (УЗО) срабатывает при малейшей утечке тока

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.

Углубляемся в тему

Питание потребителей осуществляется от обмоток низкого напряжения понижающего трансформатора, являющегося важнейшей составляющей работы трансформаторной подстанции. Соединение подстанции и абонентов выглядит следующим образом: к потребителям подводится общий проводник, отходящий от точки соединения трансформаторных обмоток, называемый нейтралью, наряду с тремя проводниками, представляющими собой выводы остальных концов обмоток. Выражаясь простыми словами, каждый из этих трех проводников является фазой, а общий – это ноль.

Между фазами в трехфазной энергетической системе возникает напряжение, называемое линейным. Его номинальное значение составляет 380 В. Дадим определение фазному напряжению — это напряжение между нулем и одной из фаз. Номинальное значение фазного напряжения составляет 220 В.

Электроэнергетическая система, в которой ноль соединен с землей, называется «система с глухозаземленной нейтралью». Чтобы было предельно понятно даже для новичка в электротехнике: под «землей» в электроэнергетике понимается заземление.

Физический смысл глухозаземленной нейтрали следующий: обмотки в трансформаторе соединены в «звезду», при этом, нейтраль заземляют. Ноль выступает в качестве совмещенного нейтрального проводника (PEN). Такой тип соединения с землей характерен для жилых домов, относящихся к советской постройке. Здесь, в подъездах, электрический щиток на каждом этаже просто зануляют, а отдельное соединение с землей не предусмотрено

Важно знать, что подключать одновременно защитный и нулевой проводник к корпусу щитка весьма опасно, потому как существует вероятность прохождения рабочего тока через ноль и отклонения его потенциала от нулевого значения, что означает возможность удара током

К домам, относящимся к более поздней постройке, от трансформаторной подстанции предусмотрено подведение тех же трех фаз, а также разделенных нулевого и защитного проводника. Электрический ток проходит по рабочему проводнику, а назначение защитного провода заключается в соединении токопроводящих частей с имеющимся на подстанции заземляющим контуром. В этом случае в электрических щитках на каждом этаже располагается отдельная шина для раздельного подключения фазы, нуля и заземления. Заземляющая шина имеет металлическую связь с корпусом щитка.

Известно, что нагрузка по абонентам должна быть распределена по всем фазам равномерно. Однако, предсказать заранее, какие мощности будут потребляться тем или иным абонентом, не представляется возможным. В связи с тем, что ток нагрузки разный в каждой отдельно взятой фазе, появляется смещение нейтрали. Вследствие чего и возникает разность потенциалов между нулем и землей. В случае, когда сечение нулевого проводника является недостаточным, разность потенциалов становится еще значительнее. Если же связь с нейтральным проводником полностью теряется, то велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, при которых в фазах, нагруженных до предела, напряжение приближается к нулевому значению, а в ненагруженных, наоборот, стремится к значению 380 В. Это обстоятельство приводит к полной поломке электрооборудования. В то же время, корпус электрического оборудования оказывается под напряжением, опасным для здоровья и жизни людей. Применение разделенных нулевого и защитного провода в данном случае поможет избежать возникновения таких аварий и обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме, в которых даются определения понятиям фазы, нуля и заземления:

Надеемся, теперь вы знаете, что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны. Если возникнут вопросы, задайте их нашим специалистам в разделе «Задать вопрос электрику «!

Рекомендуем также прочитать:

Для чего необходимо заземление

Заземление

Из нормативной документации ГОСТа № 12.01.009-76 следует, что защитное заземление – это создание единого контура с землей и металлическими токоведущими частями, которые в процессе эксплуатации электротехнических приборов могут оказаться под напряжением, например, корпус микроволновой печи или стиральной машины.

Заземление требуется, чтобы при образовании напряжения в тех местах, где его быть не должно, электричество уходило в землю. Это позволяет предотвратить поражение током жителей квартиры или дома. Как правило, подобные явления наблюдаются при нарушении целостности изоляционного слоя и касания токоведущей жилы корпуса.

Типы заземления в бытовых условиях

В бытовых условиях правильно реализованная система заземления гарантирует бесперебойную работу всех электрических приборов. Во времена существования Советского Союза в домах не было большого скопления электроустановок, следовательно, такая мера безопасности практически не использовалась.

В то время широкое распространение получила эксплуатация системы TN-C, в которой заземляющий провод РЕ коммутировался с рабочим нулем в единую токопроводящую жилу РЕN, а к квартире подключался двухжильный провод. Эта система устарела, на замену пришла новая – TN-C-S. Ее особенность заключается в разъединении в распределительном щитке провода PEN на РЕ и N.

Все современные здания или строения, подлежащие модернизации, обслуживаются по трех- или пятипроводной схеме. В помещение подается три линии:

• земля;
• рабочий ноль;
• фаза.

Если здание устаревшее и не оснащено системой заземления, а проводка двухпроводная, все современные трехпроводные электротехнические приборы утрачивают свои качества. Например, сетевой фильтр становится обычной переноской. В этом случае установка зануления в квартире согласно нормативному документу ПУЭ 1.7.132 запрещена.

Это интересно: Тахометр: что это такое и как работает

Практические советы

При строительстве частного дома заземление является обязательным условием

При полной или частичной замене, модернизации или ремонте проводки в квартире или загородном доме важно не пренебрегать правилами личной безопасности. Несколько практических советов:

• Если установлена двухпроводная электрическая сеть, при установке трехпроводной розетки нельзя соединять заземляющий контур и рабочий ноль. Это нарушение одного из основных правил безопасности. Если пренебречь им, корпус бытового прибора, подключенного к сети, всегда будет под напряжением, что отрицательно сказывается на производительности и эксплуатационном сроке, а также несет опасность жизни и здоровью человека и домашних питомцев.
• Во время строительства дачи или загородного дома установка заземления – обязательное условие эксплуатации электричества. Недорогая, имеющая простую конструкцию заземляющая система сбережет здоровье людей и целостность всей дорогостоящей бытовой техники, электротехнических приборов.
• Для обеспечения электроэнергией мощных бытовых приборов, например, стиральной или посудомоечной машины, бойлера, в помещении рекомендуется проводить отдельную магистраль электропроводки. Обусловлено это тем, что при одновременном запуске этих приборов датчики УЗО (устройства защитного отключения) и предохранительные датчики будут часто срабатывать, отключая полностью подачу ресурса на квартиру или дом.

Устройство защитного отключения – это защита человека и домашних питомцев, прибор быстрого срабатывания. Автомат – это электротехнический прибор, который улавливает изменение параметров электрической сети, в частности ее перегрузку. Его основной недостаток – может сработать не сразу, а по истечении определенного времени. Чтобы совместить возможности двух защитных приборов и нивелировать их недостатки, был разработан гибридный прибор – дифавтомат.