Что представляет собой защитное зануление

Любое электрооборудование, которое находится в работе (под напряжением) может иметь проводящие металлические части. А уверены ли Вы в том, что по этим частям не пройдет электрический ток, в случае, если изоляция повредится и произойдет короткое замыкание на корпус двигателя. Но бояться не надо, ведь для безопасности в таких случаях и изобрели защитное зануление (ЗЗ).

Защитное зануление – это преднамеренное соединение проводящих частей электроустановки, не находящихся под напряжением в нормальном режиме, с глухозаземленной нейтралью трансформатора или с заземленной точкой источника питания в случае с сетями постоянного тока.

Зануление в разных системах заземления

Рассмотрим зануление в системе TN. Система TN, где T означает, что нейтраль источника питания заземлена, а N – что открытые проводящие части присоединены к нейтрали источника через нулевые проводники.

Существует два нулевых проводника – это PE и N. PE – нулевой защитный проводник (желто-зеленый провод), N – нулевой рабочий проводник (черный провод).
PE – это и есть шина, провод зануления.

У системы TN есть три подсистемы – ТN-С, TN-S, TN-S-C.

Где C означает, что PE+N=PEN, то есть функции нулевого защитного и нулевого рабочего совмещены в одном проводе под названием PEN.

S означает, что PE // N, то есть нулевой защитный и нулевой рабочий на протяжении линии идут по разным проводам. Это самая дорогая и надежная система. Применяется в Великобритании.

S-C – на протяжении линии в одной части функции нулевого защитного и нулевого рабочего совмещены в одном проводе PEN, в другой части они разделены.

Зануление применяется в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью постоянного и переменного тока напряжением до 1000В.

Что представляет собой зануление

При обустройстве зануления электроприборов предполагается присоединение к их корпусу нейтрали. В результате такого действия, если случится пробой изоляции или попадание фазы на корпус, произойдет короткое замыкание. При исправной защите автоматика сработает мгновенно и питание электрического прибора сразу же прекратится. Так наиболее просто можно ответить на вопрос, как функционирует система зануления.

Несмотря на кажущуюся простоту зануления, специалисты не рекомендуют делать его самостоятельно, а обратиться за помощью к профессиональным электрикам, которые имеют четкое понимание того, какую работу им предстоит выполнить. В противном случае есть огромная опасность того, что какие-либо параметры будут просчитаны неправильно либо выбраны неподходящие устройства, кабель другого сечения. В таких ситуациях есть риск, что во время короткого замыкания произойдет возгорание электропроводки и другими плачевными последствиями.

Зануление и заземление,что лучше,можно ли использовать,электрик,+38 096 262 98 48

Если необходимо проведение зануления, лучшим решением станет консультация в этом вопросе с квалифицированными специалистами или их выезд на объект для оценки ситуации.

Функции зануления

Фактически в системе зануления сочетаются функции сразу двух типов защитных систем: заземлительного контура и системы защитного отключения. Основными элементами зануления являются:

• Магистраль зануления – представляется в виде металлического проводника, который связывается с нейтральным проводом трансформаторной установки. К нему присоединяют элементы электрического оборудования, выполненные из металла. Все эти элементы должны быть обязательно изолированы от напряжений.
• Ответвления магистрали к электрическим устройствам – представляют собой металлические проводники, которые выполняют роль связующих элементов для электрического оборудования и устройств, которые нужно занулить с магистралью зануления.
• Аппарат для отключения – представляется коммутационным аппаратом, посредством которого выполняется присоединение электрического оборудования к питающей электросети. Аппарат реагирует на ток при однофазном замыкании на корпус электрических устройств и мгновенно отключает от сети аварийное (неисправное) оборудование.
• Повторные магистрали заземления – это связующие элементы, соединяющие магистраль с поверхностью земли посредством заземлителей. Такие элементы имеют сравнительно невысокое сопротивление и используется лишь на некоторых участках занулительных систем.

Схема работы

Как было сказано выше, зануление основано на провоцировании короткого замыкания после попадания фазы на металлический корпус электроустановки, соединенной с нулем. Так как сила тока возрастает, подключается защитный механизм, отключающий электропитание.

По нормативам Правил установки электроустановок в случае нарушения целостности линии она должна отключаться автоматически. Регламентируется время на отключение — 0,4 секунды (для сетей 380/220В). Для отключения используются специальные проводники. Например, в случае однофазной проводки задействуется третья жила кабеля.

Для правильного зануления важно, чтобы петля фазы-нуля характеризовалась невысоким сопротивлением. Так обеспечивается срабатывание защиты за нужный промежуток времени.

Организация зануления требует высокой квалификации, поэтому такие работы должны выполнять только квалифицированные электрики.

На схеме ниже показан принцип работы системы:

Область применения

Защитное зануление используют в электроустановках с четырехпроводными электросетями и напряжением до 1 кВт в следующих случаях:

• в электроустановках с глухозаземленной нейтралью в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с проводниками типов N, PE, PEN;
• в сетях с постоянным током и заземленной средней точкой источника;
• в сетях с переменным током и тремя фазами с заземленным нулем (220/127, 660/380, 380/220).

Сети 380/220 допускаются в любых сооружениях, где зануление электроустановок обязательно. Для жилых помещений с сухими полами зануление обустраивать не нужно.

Электрооборудование 220/127 используются в специализированных помещениях, где отмечается повышенный риск поражения током. Такая защита необходима в условиях улицы, где занулению подлежат металлические конструкции, к которым прикасаются работники.

Нормирование зануления

Технические требования к организации систем защитного зануления определены следующими документами:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), глава 1.7,
• ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (пункт 543),
• ГОСТ 12.1.030-81 (пункт 7).

Механизм зануления основан на автоматическом отключении поврежденного участка сети, время которого не должно превышать значений согласно пункту 1.7.79 ПУЭ-7.

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Нулевой рабочий и защитный проводники должны обладать сопротивлением, достаточным для срабатывания защиты. Активные и индуктивные сопротивления проводников образуют полное сопротивление петли «фаза-ноль». Активные сопротивления проводников зависят от их длины, удельного сопротивления материала и сечения. Индуктивные сопротивления различают для проводников из меди и стали. В стальном проводе они находятся в обратной зависимости от плотности тока и отношения периметра к площади сечения проводника. Индуктивные сопротивления стальных проводников выше, чем медных. В пункте 1.7.126 ПУЭ-7 установлены наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников для случаев, когда они изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Сечения защитных проводников из других материалов должны быть эквивалентны по проводимости приведенным.

Наименьшие сечения защитных проводников

Двухпроводная линия, состоящая из рабочего и защитного проводников, образует один большой виток, сопротивление взаимоиндукции которого (рекомендуемое значение для расчётов — 0,6 Ом/км) зависит от длины линии, диаметра проводов и расстояния между ними. Сопротивление заземления нейтрали источника питания не должно превышать 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока см. пункт 1.7.101 ПУЭ-7. Увеличение тока короткого замыкания достигают путем понижения сопротивления трансформатора и петли, для чего используют схему треугольник-звезда. Обмотки мощных трансформаторов и так имеют не большое сопротивление. Меньшее сопротивление линий зануления достигают выполняя их короткими и простыми, увеличивая сечение проводников, заменяя стальные проводники на изготовленные из цветных металлов с малым индуктивным сопротивлением. Наибольшее сопротивление нулевого защитного провода не должно превышать удвоенного сопротивления фазного провода. Сокращая расстояние между ними, снижают внешнее индуктивное сопротивление. Уменьшение сопротивления повторных заземлителей и приближение их к узлам нагрузки, способствует понижению силы тока на зануленных частях оборудования. Соединение с нулевым проводником всех заземленных металлические конструкций здания повышает потенциал поверхности пола, на котором стоит человек, и тем самым значительно снижает напряжение его прикосновения до величины, примерно равной от 0,1 до 0,01 Uз.

Применение зануления

Зануление выполняют на промышленных объектах, часто с расположенным в здании источником питания (генератором или трансформатором), для обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок различного назначения и повышения помехоустойчивости при их работе. Согласно требованиям пункта 1.7.101 ПЭУ-7 зануление электроустановок следует выполнять: — при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока — во всех электроустановках; — при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока — только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках. Все электрооборудование промышленных объектов выводят на общий контур заземления и соединяют между собой металлической заземляющей шиной. Полный перечень частей, подлежащих занулению, представлен в главе 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ-7). Там же приведен список электрооборудования, преднамеренное зануление которого не требуется. Для электрозащиты объектов жилого фонда зануления практически не применяют. В новостройках заземление организованно централизованно. Современные электроприборы имеют вилку с тремя контактами. Один из контактов подключен к корпусу. Заземление для отдельно взятой квартиры состоит в присоединении к заземлителям корпусов и частей бытовых приборов. Потребность в занулении в таком случае отпадает. Дома старого жилого фонда, как правило, подключенные по системе TNC, могут и вовсе не иметь заземления. Модернизацией электросетей подобных домов должна заниматься специализированная электротехническая компания. Однако, зачастую сами жильцы таких домов прибегают к обустройству запрещенного в данном случае зануления, что является совсем не безопасным способом электрозащиты для жилого сектора. Требования к организации системы защитного зануления, как уже говорилось, определены в нормативных документах. Однако в процессе реализации данного способа защиты электросетей, нередко допускаются ошибки, препятствующие его прямому назначению. Ошибочно мнение о том, что лучше выполнять заземление на отдельный от нулевого проводника контур, ввиду отсутствия сопротивление длинного PEN-проводника от электроприбора до заземлителя подстанции. Однако на деле, сопротивление заземления оказывается гораздо большим, чем у длинного провода. При попадании фазы на заземлённый указанным способом корпус установки, ток замыкания может быть недостаточным для срабатывания автоматических средств защиты электросети. В данном случае напряжение на корпусе достигает опасной для пользователя величины. Даже при применении автоматического выключателя небольшого номинала, не удается обеспечить требуемое ПУЭ время автоматического отключения повреждённой линии от сети.

По своему назначению заземление и зануление во многом похожи – обеспечивают защиту пользователя электроустановки от поражения электрическим током. Однако способы и принцип организации такой защиты различны. Обеспечение электробезопасности сетей с использованием системы зануления подробно рассмотрено в предыдущих разделах статьи. Действие защитного заземления основано на принудительном соединении электроустановок с землей с целью снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Избыточный ток, поступающий на корпус электроустановки, отводится напрямую в землю (по заземляющей части). В качестве заземлителя устанавливают заземляющий контур треугольной конфигурации, сопротивление которого должно быть меньше, чем на остальных участках цепи. Отличие зануления от заземления состоит в следующем:

• в способе обеспечения защиты электрических сетей: заземление -снижает напряжение прикосновения, зануление — отключает поврежденную электроустановку от сети, что практически исключает удар током и, с этой точки зрения, является более эффективным средством защиты для использования на промышленных предприятиях. Однако, если говорить о надежности защиты в процессе эксплуатации, то зануление уступает заземлению по причине большей вероятности повреждения целостности нулевого провода и возможного изменения сопротивления петли «фаза-нуль».
• системами применения: заземление используют исключительно для защиты сетей с изолированной нейтралью (системы TT и IT), зануление — в сетях с глухо заземленной нейтралью TN-C, TN-S и TN-C-S, где присутствует PEN, PE или N проводники.
• по типу обустройства: с точки зрения простоты и доступности обустройства, зануление представляет собой более сложный и трудоемкий способ защиты, требующий технических знаний и навыков для правильного определения способа и средней точки зануления. В случае защитного заземления соединяют отдельные детали токоприемника с землей, для чего достаточно применение инструкций к электроприборам.

Особенности обустройства зануления в доме

При обустройстве защиты электроприборов через «ноль» требуется соблюдать ряд правил. Прежде всего необходимо правильно выполнить монтаж электросхемы:

1. К распределительному автоматическому щитку от столба подводится одна нейтральная жила.
2. Далее она делится на два направления, каждое из которых идет на свою собственную шину.
3. Одна из жил становится рабочим «нулем» или нейтралью, другая – зануляющей, той которая и будет обеспечивать защиту.
4. От автомата нейтраль распределяется на все электроприборы для их нормальной работы.
5. Зануляющая жила подсоединяется к корпусу электрощитка. При этом для соединения применяется проводник с характерной оболочкой желто-зеленного цвета, что стандартно указывает на его защитную функцию.
6. Желто-зеленая жила соединяется с аналогичной в электропроводке дома и далее распределяется по всем розеткам. Через них корпуса всех электроприборов, требующих защиты, будут подключены к общей зануляющей системе.
7. После выхода из защитной автоматики в жилище стандартный нулевой провод и зануляющий уже не контактируют.

Видео описание

Видео о том, что такое зануление:

Такое зануление, по сути, является некоторым аналогом заземления, но с учетом всех тех различий и особенностей, которые были рассмотрены. Кроме того, у зануляющей защиты есть один главный минус – отсутствие 100%-ой гарантии. Защита может просто не сработать в следующих случаях:

• Если контакт нулевой жилы будет нарушен при неправильном монтаже или неграмотном подборе проводника.
• Повреждение самого провода.
• В случае недостаточной силы тока для срабатывания автомата.

Однако есть и положительная сторона – это возможность быстрой организации защиты без специального обустройства полноценного заземления. Поэтому такой вариант может использоваться, например, как временная мера, пока не будет подготовлен заземляющий контур во дворе дома.

Обратите внимание! При обустройстве защитного зануления важно грамотно подбирать провода и соблюдать правила электромонтажных работ. В противном случае место контакта проводника может легко обгореть, привести к возгоранию изоляции и пожару, при этом прибор останется без защиты, а люди в опасности.

Опасность зануления в квартире

Скачки напряжения опасны как для людей, так и для бытовой техники в квартирах. В многоквартирных домах одной из квартир достанется низкое напряжение, а другой — высокое. Если в розетке квартиры случится обрыв нулевого проводника, при следующем включении электроустановки (например, бойлера) человека ударит током.

Особенно зануление опасно в двухпроводной системе. К примеру, при проведении электромонтажных работ электрик может заменить нулевой проводник на фазный. В электрощитах эти жилы далеко не всегда обозначены определенным цветом. Если замена произойдет, электрическое оборудование окажется под напряжением.

По нормативам Правил установки электроустановок на бытовом уровне зануление не разрешается для использования в бытовых целях именно по причине его небезопасности. Зануление эффективно только для защиты больших объектов производственного назначения. Однако, несмотря на запрет, некоторые люди решаются на установку зануления в собственном жилье. Происходит это либо по причине отсутствия иных методов решения проблемы, либо из-за недостаточности знаний по данному предмету.

Зануление в квартире технически осуществимо, но эффективность такой защиты непредсказуема, как и возможные негативные последствия. Далее рассмотрим ряд ситуаций, которые возникают при наличии зануления квартире.

Зануление в розетках

В некоторых случаях защиту электроприборов предлагают выполнить путем перемычки клеммы розеточного рабочего нуля на защитный контакт. Такие действия противоречат пункту 1.7.132 ПУЭ, поскольку предполагают задействование нулевого провода двухпроводной электросети в качестве как рабочего, так и защитного нуля одновременно.

На вводе в жилое помещение чаще всего расположено устройство, предназначенное для коммутации фазы и нуля (двухполюсный прибор или так называемый пакетник). Коммутация нуля, используемого как защитный проводник, не допускается. Иными словами, запрещено использовать в качестве защиты проводник, электроцепь которого включает коммутационный аппарат.

Опасность защиты с применением перемычки в розетке состоит в том, что корпуса электроустановок в случае повреждения нуля (независимо от участка) попадают под фазное напряжение. Если нулевой проводник обрывается, электроприемник перестает функционировать. В этом случае провод кажется обесточенным, что провоцирует на необдуманные действия со всеми вытекающими последствиями.

Обратите внимание! При обрыве нуля источником опасности становится любая техника в квартире или в частном доме.

Перепутаны местами фаза и ноль

При проведении электромонтажных работ в двухпроводном стояке своими руками существует немалая вероятность путаницы между нулем и фазой.

В домах с двухпроводной системой жилы кабелей лишены отличительных признаков. При работе с проводами в этажном щитке электрик может попросту ошибиться, перепутав фазу и ноль местами. В результате корпуса электроустановок попадут под фазное напряжение.

Отгорание нуля

Обрыв нуля (отгорание нуля) часто случается в зданиях с плохой проводкой. Чаще всего проводка в таких домах проектировалась, исходя из 2 киловатт на единицу жилья. На сегодняшний день электропроводка в домах старого типа не только износилась физически, но и не способна удовлетворить возросшее количество бытовой техники.

При обрыве нуля дисбаланс возникает на трансформаторной подстанции, от которой питается многоквартирное здание. Перекос возможен в общем электрическом щите здания или в этажном щитке дома. Следствием этого станет беспорядочное понижение напряжения в одних квартирах и повышение — в других.

Низкое напряжение губительно для некоторых видов электробытовой техники, в том числе кондиционеров, холодильников, вытяжек и прочих аппаратов, оснащенных электрическими двигателями. Высокое напряжение представляет опасность для всех видов электроустановок.

Альтернатива занулению

В подсистеме TN-S зануление защитного проводника PE осуществляется лишь на одном участке — на контуре заземления трансформаторной подстанции или электрогенератора. В этой точке разделяется PEN-проводник, и далее защита и рабочий ноль нигде не встречаются.

В такой схеме энергоснабжения заземление и зануление органично взаимодействуют, создавая условия для высокой электробезопасности. Однако в системах, где нейтраль изолирована (IT, TT), зануление не используется. Электрическое оборудование, работающее в рамках системы TT и IT, заземляется за счет собственных контуров. Так как система IT предполагает подачу питания только специфическим потребителям, рассматривать такой способ организации защиты в жилых домах не имеет смысла. Единственная альтернатива неправильному, а потому опасному занулению шины PE — система TT. Особенно актуальна такая система, потому что переход на технически прогрессивные системы TN-S, TN-C-S технически и финансово затруднен для домов, чей возраст превышает 20 – 25 лет.

Электрическая сеть, построенная по стандарту TT, призвана обеспечивать качественную защиту от попадания под напряжение нетоковедущих частей. Все работы по организации зануления должны осуществляться в соответствии с нормами, указанными в пункте 1.7.39 Правил установки электроустановок.

Принцип действия механизма

Наглядно объяснить действие зануления поможет представление следующей ситуации. Фаза основной питающей сети попадает на корпус электрического оборудования, что может произойти из-за пробоя изоляции или любого другого форс-мажорного обстоятельства. Если при этом токопроводящая часть устройства имеет организованное защитное зануление, произойдёт короткое замыкание.

В этом случае величина тока за долю секунды достигнет своего максимального значения и сработает система автоматической защиты. В ряде случаев может выгореть предохранитель. Само оборудование или бытовая техника будут обесточены. Это защитит человека от серьёзных поражений электричеством и станет препятствием к возникновению любых других негативных последствий.

Обязательное условие работы механизма — очень низкое значение сопротивления току у нейтрального проводника. Именно в этой ситуации ток замыкания поднимется до максимального, что станет причиной срабатывания защитной сетевой системы. Так как нейтраль обеспечен полным заземлением на трансформаторе или генераторе, зануление организует при прикосновении низкое напряжение на корпусе используемого прибора.

Схемы и системы защитного зануления

Выделяется несколько вариантов защиты оборудования при помощи механизма зануления металлических корпусов. Базовое рассмотрение предполагает изучение подключений к однофазной и трехфазной сети подачи энергии.

1. Трехфазная сеть. Характеризуется простой схемой подключения, выполнить которую под силу каждому, кто знаком с элементарными основами электротехники. В этом случае защитная линия P E и нулевой провод N объединяются в единую шину — PEN. Подобная методика зануления носит название TN — C системы. Для реализации метода требуется тщательно соблюдать требования, предъявляемые к уравниванию электрических потенциалов и к площадям сечения объединённых проводников PEN. Правилами устройства электроустановок категорически запрещено использование системы для сети с подачей энергии по однофазной схеме.
2. Однофазная сеть. Система TN — C — S существует для реализации зануления в 1-фазной сети. Согласно методу, линия PE и проводник N объединяются только в условиях ограничения участка подачи энергии, который начинается вблизи основного источника питания. Существующая система великолепно подходит однофазным сетям, но её использование при занулении электрического оборудования, функционирующего в трехфазной сети электрификации, недопустимо.

После того как будут выполнены работы по защите оборудования, требуется провести расчёт и проверку системы зануления. Работа предполагает использование специальных приборов и техники, поэтому доверить её следует только квалифицированному специалисту. После произведения замеров следует определить среднее сопротивление петли нейтраль-фаза. Его значение должно быть минимальным.

Следующим шагом, согласно физическому закону Ома, вычисляют ток короткого замыкания в момент попадания фазы сети на металлические корпуса приборов.

Оптимальное значение параметра должно превышать порог срабатывания автоматической системы обесточивания. В обратной ситуации потребуется их смена на технику с меньшими значениями порога срабатывания. Возможно выполнение мероприятий по понижению сопротивления петли нетраль-фаза.

Особенности зануления в квартире

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

• Ограничить использование изделий, заземлённых через трубы. Как правило, это умывальники, металлические смесители и ванны.
• При защитном занулении подобных изделий можно получить серьёзную травму из-за электрического тока в момент включения базовой бытовой техники.
• Выровнять потенциалы используемых металлических предметов в ванной, туалете или на кухне поможет техника заземления.
• В зоне ввода в квартиру, как правило, существует аппарат для коммутации как нуля, так и фазы, в виде пакетника или двухполюсного аппарата. Но следует быть осторожным. Коммутирование нулевого проводника, используемого как защитный, запрещено.
• Занулять требуется каждый бытовой прибор. Проблема неактуальна для жителей новых домов. Она решена подведением нейтрали к розеткам. Помимо этого, качественные бытовые приборы оснащены вилкой с заземляющими контактами.
• Для старых домов, где проводка выполнена по системе двух проводов, можно провести зануление при помощи отдельного провода от электрического щитка в квартире.
• Важным является максимальное соблюдение техники безопасности. Любая работа должна проводиться на полностью обесточенном оборудовании.

В электрической сети движение электронов проходит по пути минимального сопротивления. Без принятия защитных мер ток может нанести серьёзный вред человеку, возможен даже летальный исход.

Электрическая энергия в критических ситуациях может воспламенять горючие вещества, что является прямым источником пожара. Но принятие мер по обеспечению безопасности (в частности, защитное зануление) поможет избежать негативных последствий.