Что следует понимать под термином защитное зануление

Наглядное объяснение защитного заземления можно получить, представив себе следующую ситуацию. Фаза электросети соприкасается с корпусом электроприбора, что может произойти из-за повреждения изоляции или других форс-мажорных обстоятельств. Если токопроводящая часть электроприбора имеет организованный защитный проводник, произойдет короткое замыкание.

Основные различия между заземлением и заземляющим устройством

Важнейшим требованием к любому электроприбору является его безопасная эксплуатация. Это особенно актуально для оборудования, контактирующего с водой. Без дополнительной защиты даже небольшая электрическая неисправность (прогорание изоляционного слоя, пробой между катушками электродвигателя) представляет опасность. На корпусе неисправного прибора возникает электрический потенциал. В этом случае человек или животное, прикоснувшиеся к корпусу, могут быть поражены электрическим током. Чтобы избежать этого, были разработаны такие методы защиты, как заземление.

Искусственно созданный контакт между электроустановкой и землей называется заземлением. Его цель – снизить напряжение на корпусе оборудования до уровня, безопасного для живых существ. Большая часть тока при этом рассеивается на землю. Чтобы система заземления работала эффективно, ее сопротивление должно быть значительно ниже, чем у остальной части цепи. Это требование обусловлено свойствами электрического тока, который всегда выбирает наименьшее сопротивление на своем пути.

Обратите внимание, что заземление используется только в сетях с изолированными нейтральными точками.

Ток короткого замыкания иногда недостаточен при системе заземления с относительно высоким сопротивлением для срабатывания защитных устройств. Поэтому еще одной задачей системы заземления является увеличение тока короткого замыкания.

Типы заземляющих устройств:

1. Молниезащита. Перенаправляют импульсные токи, поступающие в систему в результате ударов молнии. Используется в молниеотводах и разрядниках.
2. Эксплуатационные. Предназначены для поддержания нормальной работы электроустановок. Используется как в нормальных, так и в аварийных ситуациях.
3. Защитная. Для защиты людей и животных от поражения электрическим током в результате обрыва фазных проводников.

Технические исполнения систем заземления

Существует несколько схем подключения с различными типами защитных и рабочих проводников:

Тип заземления обозначается первой буквой в обозначении:

• I – токоведущие элементы не касаются земли;
• T – нейтральная точка источника питания заземлена.

Способ заземления открытых проводников обозначается второй буквой:

• N – прямой контакт между точкой заземления и источником питания;
• T – прямой контакт с землей.

За тире следуют буквы, обозначающие способ защитного PE и рабочего нейтрального N проводников:

S – работа проводников обеспечивается одним PEN-проводником;

C – имеется несколько проводников.

Система TN

Система TN включает в себя подсистемы TN-C, TN-S и TN-C-S. Самая старая из этих подсистем, TN-C, используется в 3-фазных четырехпроводных сетях и 1-фазных двухпроводных сетях. Такие сети обычно встречаются в старых зданиях. Несмотря на свою простоту и относительную дешевизну, она не обеспечивает достаточного уровня безопасности и поэтому не подходит для новых зданий.

Подсистема TN-C-S используется при реконструкции старых зданий. Она используется там, где рабочий и защитный проводники соединяются на входе. Использование TN-C-S необходимо при реконструкции систем, в которых компьютерное или телекоммуникационное оборудование установлено в старом здании. Это заземление является переходным типом между TN-C и современной подсистемой TN-S. TN-C-S является относительно безопасной и доступной системой заземления.

Отличие подсистемы TN-S от других типов заключается в расположении рабочего и нулевого проводников. Они прокладываются отдельно, а защитный проводник PE соединяет все токопроводящие части электроустановки. Чтобы избежать дублирования, создается трансформаторная подстанция, оснащенная главным заземляющим проводником. Дополнительным преимуществом подстанции является то, что длина кабеля от ввода в оборудование до заземляющего проводника может быть уменьшена.

Принцип работы

Принцип GND/заземления

Принцип работы GND означает: если напряжение (фаза) достигает металлического корпуса устройства, соединенного с землей, происходит короткое замыкание. Затем ток в цепи возрастает до очень высоких значений, вызывая быстрое срабатывание защитных устройств (автоматических выключателей, предохранителей) и отключение линии питания неисправного прибора. В каждом случае PUE регулирует время автоматического отключения неисправной линии. Для номинальных фазных напряжений 380/220 В оно не должно превышать 0,4 с.

Замыкание осуществляется с помощью специально разработанных для этого кабелей. В однофазной проводке это, например, третья жила провода или кабеля.

Для отключения защитного устройства в нормативные сроки сопротивление петли нулевой фазы должно быть низким, что, в свою очередь, предъявляет жесткие требования к качеству всех соединений и монтажа сети, иначе нейтрализация может оказаться неэффективной.

Помимо быстрого отключения неисправной линии от электросети, тот факт, что нейтральный проводник заземлен, обеспечивает низкое напряжение прикосновения к корпусу оборудования. Это исключает возможность поражения электрическим током. Поскольку нейтральный проводник заземлен, заземление можно рассматривать как особую форму заземления.

Различают TN-C, TN-C-S и TN-S.

Система TN-C Заземление TN-C

Ошибки при выполнении заземления нейтрали

Иногда неправильно [источник не указан 1309 днейдумают, что заземление на отдельном контуре, не соединенном с нулевым проводником сети, лучше, потому что нет сопротивления длинного PEN провода от установки потребителя до заземляющего щита подстанции МВ/нн. Это заблуждение, так как сопротивление заземления, особенно самодельного, гораздо выше, чем сопротивление даже длинного провода. В случае фазового короткого замыкания в заземленном таким образом корпусе оборудования, ток короткого замыкания может оказаться недостаточным для отключения автоматического выключателя или предохранителя, защищающего линию, из-за высокого сопротивления местного заземления. В этом случае корпус оборудования окажется под опасным потенциалом. Кроме того, даже при использовании небольшого автоматического выключателя утечки на землю практически невозможно достичь требуемого правилами установки времени автоматического отключения неисправной линии.

Поэтому до массового применения автоматических выключателей утечки на землю заземление тел потребителей электроэнергии без заземления (т.е. заземление через систему ТТ) вообще не допускалось. Раздел 1.7.39 ПУЭ-6:

В установках до 1 кВ с незаземленной нейтральной точкой или незаземленной однофазной розеткой или с незаземленной центральной точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть предусмотрено заземление. Не допускается заземление тел потребителей электроэнергии в таких установках без соединения с землей.

Существует распространенное заблуждение, что, согласно новой редакции ПУЭ (п. 1.7.59), заземление каркасов потребителей без заземления нейтрали допускается, но только с обязательным использованием УЗО. Пункт 1.7.59 ПУЭ-7:

Питание электроустановок до 1 кВ от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей с помощью заземлителя, не соединенного с нейтралью (система TT), допускается только в тех случаях, когда не могут быть обеспечены условия электробезопасности системы TN. Для защиты от косвенного прикосновения в таких установках должно быть предусмотрено автоматическое отключение с обязательным использованием устройства остаточного тока (УЗО). Должно быть выполнено следующее условие: Ra * Ia ≤ 50 В, где Ia – ток срабатывания защитного устройства; Ra – общее сопротивление заземляющего электрода и заземляющего проводника; если УЗО используется для защиты нескольких потребителей электроэнергии, то заземляющего проводника наиболее удаленного потребителя.

Функция заземления

Системы заземления эффективно сочетают в себе функции обоих типов систем защиты: контура заземления и устройства остаточного тока (УЗО). Основными частями системы заземления являются:

• Нулевой проводник в виде металлического провода, который подключается к нулевому проводу трансформаторной установки. Он соединяется с металлическими частями электрооборудования. Все эти части должны быть изолированы от напряжения.
• Отводы к электрооборудованию – это металлические проводники, которые служат соединительными элементами для электрооборудования и приборов, которые должны быть заземлены на сеть заземления.
• Разъединительный аппарат – это распределительное устройство, с помощью которого электрооборудование подключается к сети. Аппарат реагирует на однофазные токи короткого замыкания в электрооборудовании и немедленно отключает аварийное (неисправное) оборудование от сети.
• Сети заземления представляют собой связующие элементы, которые соединяют сеть с землей через заземлители. Такие элементы имеют относительно низкое сопротивление и используются только на определенных участках систем заземления.

Основные различия

Если мы рассмотрим разницу между системой заземления и системой заземлениято различия заключаются в следующем:

• Если необходимо заземлить корпус электрооборудования от нуля, то для этого должен быть построен специальный контур. Однако для контура заземления в этом нет необходимости.
• Система заземления имеет отдельный проводник, который соединяет защищаемое оборудование с заземляющим электродом. В случае заземления кабель также прокладывается от этой точки, но только к входящей шине.
• В случае замыкания на землю эта фаза отключается от сети в целях безопасности. Однако в случае заземления опасное напряжение снижается до минимума.

Как правило, условия, необходимые для заземления, отсутствуют в многоквартирных домах. Поэтому в городских домах заземление в большинстве случаев является единственным возможным вариантом защиты в дополнение к автоматическим выключателям остаточного тока.

Как работает механизм

Наглядное объяснение эффекта заземления можно получить, представив себе следующую ситуацию. Фаза электросети соприкасается с корпусом электроприбора, что может произойти в результате нарушения изоляции или других форс-мажорных обстоятельств. Если токопроводящая часть электроприбора имеет организованный защитный проводник, произойдет короткое замыкание.

В этом случае ток достигнет своего максимального значения за доли секунды, и автоматическая система защиты отключится. В некоторых случаях может перегореть предохранитель. Оборудование или приборы будут отключены от электросети. Это защищает пользователя от серьезного поражения электрическим током и предотвращает другие негативные последствия.

Необходимым условием для работы механизма является – Очень низкое значение сопротивления току на нейтральном проводнике. В такой ситуации ток короткого замыкания возрастет до максимума, что приведет к срабатыванию системы защиты сети. Поскольку нейтральный проводник полностью заземлен в трансформаторе или генераторе, нейтрализация обеспечивает подачу низкого напряжения на корпус используемого оборудования.

Схемы и системы защитного заземления

Существует несколько вариантов защиты оборудования с помощью механизмов заземления на металлические корпуса. В основном рассматриваются однофазные и трехфазные соединения.

1. Трехфазная сеть. Она характеризуется простой электрической схемой, которую может легко выполнить любой человек, обладающий базовыми знаниями в области электротехники. В этом случае защитный проводник P E и нулевой проводник N подключаются к одной шине PEN. Такой способ заземления называется системой TN-C. Этот метод требует тщательного соблюдения требований к выравниванию потенциалов и сечениям подключенных проводников PEN. Правила устройства электроустановок категорически запрещают использовать эту систему для однофазного питания.
2. Однофазная сеть. Система TN – C – S существует для осуществления заземления в 1-фазной сети. Согласно этому методу, PE-проводник и N-проводник соединяются только в пределах участка электросети, который начинается рядом с основным источником питания. Система тока отлично подходит для однофазных систем, но ее использование для заземления электрооборудования, работающего от трехфазной сети, недопустимо.

Детали заземления в жилых помещениях

Средний потребитель должен иметь представление о том, что следует и чего не следует делать в жилом помещении. Основными моментами являются:

• Ограничьте использование изделий, которые заземляются через трубы. Обычно это раковины, металлические смесители и ванны.
• Если такие изделия имеют защитное заземление, вы можете серьезно пострадать от электричества при включении важного бытового прибора.
• Методы заземления могут помочь выровнять потенциал металлических предметов, используемых в ванной, туалете или на кухне.
• В подъезде жилого помещения обычно имеется устройство для коммутации нулевого и фазного проводов в виде контактора или двухполюсного аппарата. Однако следует соблюдать осторожность. Коммутация нейтрального провода, который используется как защитный проводник, запрещена.
• Каждый бытовой прибор должен быть заделан. Эта проблема не касается жителей новых домов. Она решается путем подведения нулевого провода к розеткам. Кроме того, качественные электроприборы оснащены вилкой с заземляющими контактами.
• В старых домах, где проводка выполнена по двухпроводной системе, можно заземлить систему с помощью отдельного провода от электрощита в квартире.
• При этом важно соблюдать максимальные меры предосторожности. Все работы должны проводиться при полностью отключенном электропитании.

В электрической сети электроны идут по пути наименьшего сопротивления. Без защитных мер ток может вызвать серьезные повреждения тела и даже смертельные травмы.

В критических ситуациях электричество может воспламенить легковоспламеняющиеся веществачто является прямым источником пожара. Однако принятие мер предосторожности (например, защитное заземление) поможет избежать негативных последствий.