Схемы заземления: какую лучше сделать
Система заземления частного дома зависит от типа подводки сети к нему. Чаще всего, она выполняется по принципу TN-C. Такая сеть обеспечивается двухжильным кабелем или двухпроводной воздушной линией при напряжении 220 В и четырехжильным кабелем или четырехпроводной линией при 380 В. Другими словами, к дому подходит фаза (L) и совмещенный защитно-нулевой провод (PEN). В полноценных, современных сетях проводник PEN разделяется на отдельные провода – рабочий или нулевой (N) и защитный (РЕ), а подвод осуществляется трехпроводной или пяти проводной линией, соответственно. С учетом указанных вариантов схема заземления может быть 2-х разновидностей.
Система TN-C-S
Предусматривает разделение PEN-ввода на параллельные проводники. Для этого во вводном шкафу PEN-проводник разделяется на 3 шины: N («нейтраль»), РЕ («земля») и шина-расщепитель на 4 подключения. Далее проводники N и РЕ не могут контактировать друг с другом. Шина РЕ соединяется с корпусом шкафа, а N-проводник устанавливается на изоляторах. Заземляющий контур подводится к шине-расщепителю. Между N-проводником и заземлителем устанавливается перемычка сечением не менее 10 кв.мм (по меди). В дальнейшей разводке «нейтраль» и «земля» не пересекаются.
Система ТТ
В такой схеме расщеплять проводники не требуется, т.к. нейтральный и заземляющий проводник уже разделены в подходящей сети. В шкафу просто делается правильное присоединение. Заземляющий контур соединяется с проводом (жилой) РЕ.
Вопрос о том, какая система заземления лучше, не имеет однозначного ответа. Схема ТТ проще по монтажу и не требует дополнительных защитных устройств. Однако, абсолютное большинство сетей работает по принципу TN-C, что вынуждает использовать схему TN-C-S. Кроме того, нередко в быту используются электроустановки с двухпроводным питанием. При заземлении ТТ корпус таких приборов при повреждении изоляции оказывается под напряжением. В этом случае заземление TN-C-S оказывается значительно надежнее.
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:
Схемы заземления и зануления
Данные схемы защиты необходимо применять очень осторожно. В первую очередь, это связано с неравномерным распределением нагрузок на фазы
При одинаковой нагрузке на каждую , через общий нулевой провод будет протекать незначительный ток. Однако, если загружена только одна фаза из трех, то значение тока в нулевом проводе будет таким же, как и в этой фазе.
В жилых домах зануление делать не рекомендуется. Как правило, нулевые жилы имеют меньшее сечение, чем линии фаз. Нулевой провод очень часто остается без контроля, постепенно слабеет его соединение, происходит окисление. При сильном нагреве он просто отгорает. В этой ситуации происходит прямое попадание фазы на щит. Через заземление, ток попадает в квартиру и выводит из строя всю заземленную технику. Бытовые приборы находятся под напряжением, в результате, повышается вероятность поражения электрическим током.
Таким образом, нежелательно использовать зануление в жилых домах. Обычно, его применяют на промышленных предприятиях, где распределение нагрузки фаз более равномерное, а нулевой провод выполняет функцию защиты.
Рассмотрим пару ситуаций
1.
При Вы соединили корпус с нулевым проводом (рабочим нулём). Через какое-то время, при ремонте щита, случайно поменяли фазу и ноль. Результат: на корпусе машины у Вас фаза! Вы получите не опасный, но неприятный удар, даже при наличии УЗО, а то и можете серьезно пострадать.
2.
То же подключение. Перегрелась обмотка двигателя, и произошел пробой на корпус. Корпус под напряжением, но УЗО не срабатывает: утечки-то нет! Обмотка греется, пока не сплавятся провода, и от возросшей силы тока не сработает автомат защиты. И двигателю «кирдык», и до пожара недалеко!
Можно придумать и другие ситуации, но все они разрешаются, если разводка сделана по трёхпроводной схеме с надёжным заземлением. То есть машина подключена без зануления в розетке, а надёжно заземлена (рис. 1).
При любом замыкании фазы на корпус срабатывает УЗО либо автомат, отключая питание.
Если разводка двухпроводная, нужно провести заземляющий провод от потенциально опасных приборов с металлическими корпусами к электрощиту, убедившись, что он заземлен.
Зануление
Согласно Правил эл. безопасности, занулением называется: «…. соединение корпуса оборудования с нулевым защитным проводником». Теперь давайте рассуждать. Мы имеем электроприбор (скажем, стиральную машину), который надо заземлить. Штепсельная вилка машинки и розетка трёхконтактные, но проводка двухпроводная, а значит, заземления у нас нет. Но мы знаем, что «ноль» на подстанции заземлён, так почему бы ни соединить в розетке контакты «ноля» и «земли»? Ни в коем случае!
Прочтем формулировку ещё раз: «…нулевым защитным проводником». В этом-то и дело! Ведь «ноль» в розетке проводник рабочий, а не защитный, и ставить перемычку между землёй и нолем в розетке нельзя:
а)
это может грозить коротким замыканием;б)
если ноль имеет плохой контакт, фаза через прибор попадёт на ноль розетки, а через перемычку и провод заземления – на корпус прибора.
Читаем правила дальше: «Зануление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током при замыкании на корпус … в трёхфазных четырёхпроводных сетях….». Но в квартире-то сеть однофазная! Вот в многоэтажном доме сеть трёхфазная четырёхпроводная, поэтому выполнять зануление можно не ближе, чем в распределительном шкафу дома.
Подключение наружной части ЗУ к щитку
Для определения точного порядка подключения заземления к щитку требуется знание способа применения нейтрали. Она бывает изолированной и заземленной. Изолированная жила используется в сетях с повышенными значениями напряжения 3-35 кВ. При электроснабжении 380 В и 220 В эффективно работают оба варианта. Однако новые правила ПУЭ требуют заземлять нейтраль. Контуры должны возводиться под напряжение до 1000 В.
Популярны системы заземления TN-C, TN-S, TN-C-S. Двухфазная TN-C устарела, но по-прежнему применяется в строениях, имеющих длительный срок эксплуатации. Их замена связана с трудностями технического и финансового характера. В этой схеме в качестве защитного заземляющего провода используется нулевая жила. С практической точки зрения, для жильцов квартир и домов кабельная и проводниковая продукция с 4 жилами выгодна: ее стоимость ниже, монтажные работы проще.
Интерес представляет вопрос, как подключить заземление в многоэтажном доме. Проводники подключаются к общей шине ЗУ. Затем шина выводится на корпус электрического щитка на этаже. Аналогичен процесс перевода TN-C на TN-C-S в домашнем щитке. Суть заключается в подключении нулевых защитных проводников на единую шину ЗУ с последующим креплением перемычкой с нулевой шиной.
Принцип работы TN-S основан на том, что нулевые рабочая и защитная линии подводятся к потребителю отдельными жилами от трансформаторной подстанции. В РФ и странах СНГ распространен промежуточный вариант TN-C-S, при котором разделение проводников производится непосредственно при вводе в дом. В обоих вариантах функции безопасности выполняет устройство защитного отключения (УЗО).Читать еще: Подключение электродвигателя через конденсатор
Однако для полноценного предупреждения и локализации последствий электрических ударов комплект защитных средств должен включать также автоматические выключатели в щитках, шину заземления РЕ для подсоединения нулевых проводников и контура заземления.
Последний обеспечивает условия для бесперебойной работы электрической техники. Кроме того, он снижает уровень излучения электрических агрегатов, кабелей и проводов, локализует шумовые явления в электросети.
Заземление в щитке проводится в следующем порядке (система TN-C-S). Два питающих провода, состоящих из фазного и совмещенного рабочего нулевого и защитного (REN), разделяются на три отдельные жилы. Для подключения фазной и рабочей жил используют изолированную от щита шину заземления. Каждая шина (N и Re) должна иметь собственную маркировку и цвет: ноль – синего, земля – желтого цвета. Жила N закрепляется на электрическом щитке с использованием изоляторов. Заземляющий контакт RE устанавливается на корпус. Между собой соединяются перемычкой из токопроводящего материала.
Многие пользователи отдают предпочтение варианту, когда кабели REN сохраняют свою целостность и подключаются к шине N, играя роль нулевых защитных проводников. Достоинство этой схемы заключается в том, что на свободную шину RE замыкаются провода заземления бытовых потребителей электрической энергии. При перегорании линии REN, все токоприемники будут продолжать сохранять заземляющие контакты.
Что, как и откуда берётся
Известно, что электричество производят электростанции. От них электрический ток напряжением десятки и сотни тысяч вольт идет по трём проводам-фазам к потребителю.
Напряжение столь велико потому, что по законам физики, чем выше напряжение, тем меньше потери при передаче на большие расстояния.
Затем понижающие трансформаторные подстанции преобразуют высокое напряжение в гораздо более низкое (но все равно опасное), и по проводам или подземным кабелям оно придет в наш дом.
Ток должен к электроприбору прийти, сделать полезную работу и уйти. В случае переменного напряжения, используемого в быту, для этого служат фазный (подача) и нулевой провода. Откуда электрический ток приходит, понятно; но куда же уходит электричество? В землю! Немного упрощенно, но по большому счету так и есть. Именно в землю.
Трансформатор подстанции имеет заземление, подключенное к отдельному проводу линии. Это и есть тот самый «ноль» в наших . Особо любознательные могут убедиться в этом, осмотрев обычную трансформаторную подстанцию с воздушными линиями. Вошло 3 провода, вышло 4. На входе – три фазы высокого напряжения, на выходе – три фазы низкого напряжения и нулевой провод.
А теперь перейдем к главному — защите человека.
Заземление в квартире
Самый надёжный способ защиты от поражения электрическим током в быту – электроприборов. Ведь многие наши домашние помощники имеют металлические (читай – токопроводящие) корпуса, и в результате обрыва или повреждения изоляции может произойти касание фазного провода к корпусу прибора. И тогда касаться его становится смертельно опасно…
Чтобы избежать беды, корпус прибора соединяют с землёй. Теперь при попадании фазы на корпус происходит короткое замыкание и срабатывает защита, отключающая подачу тока.
В современных квартирах выполняется по трёхпроводной схеме:
Фаза; ноль; земля.
Заземление электроприборов происходит через третий контакт вилки и . Сложнее ситуация в домах, где смонтирована по двухпроводной схеме, и в розетках провод заземления отсутствует. В этом случае заземляющий провод придется проводить непосредственно от корпуса прибора.
Где взять «землю» в квартире многоэтажного дома? Ответ прост: в электрощите, установленном на каждом этаже.
Перед тем как выполнять (лучше, конечно, это делать при участии или под наблюдением профессионального электрика), внимательно изучите электрощит. Ведь если надёжное заземление у щита отсутствует, подключение к нему провода заземления квартиры не только напрасно, но и опасно!
Поясним на примере. У соседа короткое замыкание. Ток пройдёт следующий путь: фаза соседа – «ноль» соседа – этажный электрощит – Ваш провод заземления – корпус Вашего прибора!
Устройство защитного отключения
Для повышения безопасности при эксплуатации эл. приборов используют и так называемое устройство защитного отключения, сокращенно — УЗО. Совместно с УЗО дают 100% гарантии защиты человека от поражения электрическим током.
Давайте разберём принцип действия УЗО, для чего представим как водопроводную систему. Вода течёт по трубам, как и ток – по проводам. И если вдруг в трубе образовалось отверстие, вода начинает уходить, а её количество на выходе участка будет меньше, чем на входе. УЗО и контролирует подобную утечку, но не воды, а электричества.
Если корпус прибора под напряжением, но утечки нет – УЗО не реагирует. Но как только корпуса касается человек – появляется путь для утечки тока, «дыра» – УЗО за доли секунды размыкает цепь.
Нужно ли заземление в частном доме
При использовании в доме любых электроприборов всегда есть риск повреждения изоляции проводов или замыкание их на корпус. В таком случае любое касание человека опасной зоны приводит к поражению электрическим током, которое может закончиться трагически. Ток всегда стремится в землю, а человеческое тело становится проводником, соединяющим поврежденный прибор с землей.
Что дает заземление? По сути, это система, предоставляющая кратчайший путь электрическому току. По закону физики он выбирает проводник с наименьшим электрическим сопротивлением, и контур обладает таким свойством. Практически весь ток направляется в заземлитель, а потому через тело человека пройдет лишь незначительная его часть, которая не сможет причинить вред. Таким образом, контур заземления обеспечивает электробезопасность. Нормативные документы (ГОСТы, СНиП, ПУЭ) указывают, что любое частное, жилое строение должно быть им оборудовано при сетях переменного тока на напряжение выше 40 В и переменного тока – выше 100 В.
Кроме обеспечения безопасности, заземляющая система повышает надежность и долговечность бытовой техники. Она обеспечивает стабильную работу установок, защиту от перенапряжений и различных помех в сети, снижает воздействие внешних источников электромагнитных излучений.
Заземление не следует путать с громоотводами (молниеотводами). Хотя принцип их действия аналогичен, выполняют они разную задачу. Работа громоотвода заключается в отведении в землю разряда молнии при ее попадании в дом. В этом случае возникает мощный электрический заряд, который не должен попадать во внутреннюю сеть, т.к. способен просто расплавить провод или кабель. Именно поэтому линия громоотвода пролегает от приемников на крыше по внешнему контуру и не должна совмещаться с заземляющей, внутренней линией. У громоотвода и заземления может быть общий подземный контур (если имеет запас по сечению), но разводка обязательно разделяется.
