Что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны

Разновидности систем заземления

Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» регламентирует следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT. Система TN-C

Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном AEG в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник (англ. ProtectionEarth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком была возможность появления фазного напряжения на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля. Несмотря на это, данная система все еще встречается в постройках стран бывшего СССР.

Система TN-S

Разделение нулей в TN-S и TN-C-S

На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х годах была разработана система TN-S (фр.Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Кирхгофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.

Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделение нулей происходит в середине линии, однако, в случае обрыва нулевого провода до точки разделения, корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.

Система TN-C-S

В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи на участке трансформаторная подстанция — электроустановки здания применяется совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник (PEN), в основной части электрической цепи — отдельный нулевой защитный проводник (PE).

Система TT

В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически независимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

Система IT

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования. Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования надежности и безопасности, например в больницах для аварийного электроснабжения и освещения.

Зануление — это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с глухозаземленной нейтральной точкой генератора или трансформатора, в сетях трехфазного тока; с глухозаземленным выводом источника однофазного тока; с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности. Защитное зануление является основной мерой защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Методы определения

Рассмотрим способы определения нулевого и заземляющего проводников, от очень простого к более
сложным.

Цепь имеет защиту по дифф-току. Если весь объект или исследуемая ветка снабжены защитой по
дифференциальному току — дифф-автоматом или УЗО, задача значительно упрощается. Нужно контрольный
прибор, например лампа с проводниками, подключить к фазе и к одному из исследуемых проводников. Если
дифф-защита не сработала, значит лампа подключена к рабочему нолю. Если происходит срабатывание УЗО
при подключении лампы — вы ее подключаете к фазе и земле. Все достаточно просто и заодно проверите
устройство защитного отключения на практике.

Перед выполнением такого теста нужно убедиться в работоспособности дифф-защиты, нажав кнопку «тест» на
защитном аппарате. Следует отметить, что способ будет работать при условии, что ток через лампу будет
превышать номинальный дифференциальный ток аппарата. То есть, при использовании лампы накаливания
(энергосберегайка не подходит) сработает УЗО с током утечки 10-30 мА. Вводное УЗО на утечку 300 мА
может не сработать, для надежной проверки нужно брать прибор помощнее.

Сравнение с заземляющими контактами розеток. Данный метод будет работать если на вводе стоит
двухполюсный автомат, размыкающий рабочий ноль и в помещении имеются розетки с заземлением. Вводной
автомат следует отключить, тем самым мы разомкнем любую связь ноля с землей. По возможности следует
отключить все приборы из розеток.

Далее следует «прозвонить» мультиметром в режиме измерения сопротивления заземляющий контакт
одной из розеток с исследуемыми контактами. При соединении с нулевым проводом, мультиметр должен
показывать большое сопротивление, с заземляющим контактом на неизвестной точке с землей розетки
сопротивление практически нулевое.

Таким способом можно заодно проверить правильность подключенных розеток: при отключенном вводном
двухполюсном автомате, нулевые и заземляющие контакты прозваниваться не должны. Ну это при условии,
что проводка изначально исправна и верно смонтирована.

Лезть в щит. Если предыдущие способы реализовать нет возможности, придется лезть в «начинку»
электрощита. Думаю напоминать здесь о технике безопасности не стоит: ее никто не отменял. На самом
деле способ достаточно прост: нужно найти нулевой проводник, уходящий в помещение и отсоединить
его от клемм щита. Затем прозвонить с исследуемыми контактами: с которым будет звониться — тот и есть
нулевой проводник.

В случае с щитом вполне может возникнуть сложность, когда даже в щите сложно отличить ноль от заземления.
В этом случае понадобятся токовые клещи. Нужно включить напряжение и нагрузку в помещении, и
исследовать клещами неизвестные проводники в щите — где будет ток, так и рабочий ноль

Обратите внимание:
метод работает только в том случае, когда вы точно знаете, что один из проводников — ноль, а другой —
земля.

Все вышеописанные методы работают как с заземлением, так и с «занулением»

Определить контакты при подключении электроплиты. Иногда возникает необходимость заменить розетку
электроплиты, а проводка советских времен или начала 90-х, одноцветная. Для верного определения зануления
электроплиты необходимо условие — двухполюсный автомат во вводном щите, отключающий и фазу, и ноль от всей
квартиры.

Итак, при включенной электроэнергии определяем фазу на ичсследуемых выводах для будущей розетки — этот контакт
помечаем и откидываем в сторону, далее он нам не нужен. Потом нужно определить ноль в любой розетке в квартире —
так как проводка советская, земли там нет, поэтому нолем окажется тот вывод, на котором не светится
отвертка-индикатор.

Теперь обесточиваем всю квартиру и мультиметром прозваниваем ноль обычной розетки с двумя оставшимися контактами
на электроплиту. Тот контакт, который звонится с нолем розетки — рабочий, а тот что не звонится — зануление (земля).
Если же звонятся оба контакта — нужно искать ошибки в электропроводке. При организации зануления в советское время,
его присоединяли к клемме «PEN» без каких-либо коммутационных аппаратов.

Чем отличается заземление от зануления с точки зрения защиты?

При кажущейся схожести, эти два способа принципиально отличаются по способу защиты. Причем основные споры возникают вокруг возможности заменить один способ другим, или вообще организовать заземление и зануление в одной электроустановке.

Внимание! Забегая вперед, сразу определим: объединять или заменять заземление занулением, или наоборот – нельзя. Рассмотрим принцип действия этих способов защиты, и вам станет понятно, почему. Рассмотрим принцип действия этих способов защиты, и вам станет понятно, почему

Рассмотрим принцип действия этих способов защиты, и вам станет понятно, почему.

Что происходит в нештатной ситуации с заземленной электроустановкой или при отсутствии заземления?

Предположим, что на металлический корпус электроприбора попадает фаза. Это может произойти при сильном увлажнении, повреждении изоляции, обрыве крепления монтажной платы и соединении токоведущих частей с корпусом. Короткого замыкания не происходит, питание продолжает поступать.

Вы касаетесь рукой корпуса, и через вас начинает протекать электрический ток. Его сила зависит от влажности кожи, от того, во что вы обуты, и на чем вы стоите.

Проще говоря – если вы только что вышли из душа, встали босиком на кафельный пол, и схватились рукой за полотенце-сушилку с фазой на корпусе – сила тока может быть смертельно опасной. А если вы обуты в резиновые сапоги, стоите на деревянном полу и в помещении относительно сухой воздух – то можно не почувствовать никаких неприятных ощущений.

Если электроприбор заземлен, неважно каким способом, на корпус или через штатную вилку – основной ток потечет через землю, поскольку сопротивление там значительно ниже, чем у тела человека. Подключение к заземлителю находится непосредственно на корпусе, поэтому надежность не вызывает опасений. Единственная опасность такого способа защиты – электрооборудование может выйти из строя

Питание, как правило, не прерывается, поскольку сопротивление физической «земли» недостаточно для короткого замыкания и срабатывания защитного автомата

Единственная опасность такого способа защиты – электрооборудование может выйти из строя. Питание, как правило, не прерывается, поскольку сопротивление физической «земли» недостаточно для короткого замыкания и срабатывания защитного автомата.

Следующий вариант защиты – зануление. Корпус прибора подключен к рабочему нулю или нейтрали трехфазного трансформатора. При возникновении пробоя фазы на корпус, через рабочий ввод питания начинает протекать ток, стремящийся к бесконечности. Его величина ограничена лишь мощностью точки энергоснабжения.

Эта ситуация называется «коротким замыканием». Резкий скачок значения тока приводит к моментальному срабатыванию автомата, через который организовано питание. Или к перегоранию предохранителей.

Внимание! Пример показывает, насколько важно иметь работоспособные предохранительные системы

Фактически, неисправная электроустановка моментально обесточивается, и опасность поражения электрическим током отсутствует.

Подводный камень в том, что при отсоединении рабочего нуля от реального заземлителя или от нулевого контакта – защита пропадает.

Несмотря на отличие заземления от зануления, они выполняют схожую функцию – защищают пользователя от поражения электротоком. А какой вариант выбрать – зависит от особенностей энергоснабжения вашего помещения.

Поделиться с друзьями:

Использование устройств дифференциальной защиты

При наличии в схеме УЗО или дифавтомата проверить правильность монтажа можно при помощи этих приборов. Неправильное подключение проводов в розетке или соединение нуля и заземления приведёт к немедленному срабатыванию защиты:

1. 1. проверить исправность дифреле нажатием кнопки «ТЕСТ»;
2. 2. отключить УЗО;
3. 3. включить в розетку электроприбор или переносной светильник;
4. 4. включить УЗО.

При срабатывании защиты изменить подключение проводов и повторно проверить работу схемы.

Важно! Ток уставки дифференциальных реле, устанавливаемых в квартирных электрощитках, составляет 30мА, поэтому мощность электроприбора или лампы должны быть более 10Вт. В противном случае тока утечки будет недостаточно для отключения защиты

Нулевой проводник и дугогасящая катушка, реактор

Разница резонансно-заземленной нейтрали связывается с используемым оборудованием. Как отмечалось выше, нулевая точка может располагаться на дугогасящей катушке плунжерного типа или на регулируемом реакторе. Основные отличия связываются со следующими моментами:

1. ДГК предполагает компенсацию через отстроенную систему плунжерных трансформаторов. Настройка реализована через расчеты реальной сети службой релейной защиты. При возникновении замыкания на землю происходит компенсация токов, основанная на индуктивности. Процесс не регулируется и не подстраивается, что является неприятным моментом в случае появления «земли» в нескольких точках разных линий.
2. ДГР – более современное оборудование, которое предполагает использование автоматических систем определения индуктивности сети. Среди популярных вариантов считаются реакторы типа «РУОМ» с подстройкой «САМУР». Реализация опроса выполняется в реальном времени, что обеспечивает работоспособность даже при нескольких повреждениях с замыканием на землю.

Неважно глухозаземлена нейтраль или изолирована, применение каждого типа найдет место в современной электроэнергетике. А знание особенностей позволит разобраться с физической сущностью вопроса

Типы систем заземления

Вы замечали, что нулевой провод в трёхфазном кабеле имеет меньшее сечение, чем остальные? Это вполне объяснимо, ведь на него ложится не вся нагрузка, а только разница токов между фазами. Хотя бы один контур заземления в сети должен быть, и обычно он находится рядом с источником тока: трансформатор на подстанции. Здесь система требует обязательного зануления, но при этом нулевой проводник перестаёт быть защитным: что бывает, если в ТП «отгорел ноль», знакомо многим. По этой причине заземляющих контуров по всей протяжённости ЛЭП может быть несколько, и обычно так оно и есть.

Конечно, повторное зануление, в отличие от заземления, вовсе не обязательно, но зачастую крайне полезно. По тому, в каком месте выполняется общее и повторные зануления трехфазной сети, различают несколько типов систем.

Разница между заземлением и занулением

В системах под названием I-T или T-T защитный проводник всегда берётся независимо от источника. Для этого у потребителя устраивается собственный контур. Даже если источник имеет свою точку заземления, к которой подключен нулевой проводник, защитной функции последний не имеет. Он с защитным контуром потребителя никак не контактирует.

Системы без заземления на стороне потребителя более распространены. В них защитный проводник передаётся от источника потребителю, в том числе и посредством нулевого провода. Обозначаются такие схемы приставкой TN и одним из трёх постфиксов:

1. TN-C: защитный и нулевой проводник совмещены, все заземляющие контакты на розетках подключаются к нулевому проводу.
2. TN-S: защитный и нулевой проводник нигде не контактируют, но могут подключаться к одному и тому же контуру.
3. TN-C-S: защитный проводник следует от самого источника тока, но там всё равно соединяется с нулевым проводом.

Ключевые моменты электромонтажа

Итак, чем вся эта информация может быть полезна на практике? Схемы с собственным заземлением потребителя, естественно, предпочтительны, но иногда их технически невозможно реализовать. Например, в квартирах высоток или на скальном грунте. Вы должны знать, что при совмещении нулевого и защитного проводника в одном проводе (называемом PEN) безопасность людей не ставится в приоритет. А потому оборудование, с которым контактируют люди, должно иметь дифференциальную защиту.

И здесь начинающие монтажники допускают целый ворох ошибок. Неправильно определяя тип системы заземления/зануления и, соответственно, неверно подключают УЗО. В системах с совмещённым проводником УЗО может устанавливаться в любой точке, но обязательно после места совмещения. Эта ошибка часто возникает в работе с системами TN-C и TN-C-S. А особенно часто, если в таких системах нулевой и защитный проводники не имеют соответствующей маркировки.

Разница между заземлением и занулением

Поэтому никогда не используйте жёлто-зелёные провода там, где в этом нет необходимости. Всегда заземляйте металлические шкафы и корпуса оборудования, но только не совмещённым PEN-проводником. На нём при обрыве нуля возникает опасный потенциал. Это необходимо делать защитным проводом PE, который подключается к собственному контуру.

Кстати, при наличии собственного контура на него выполнять незащищённое зануление очень и очень не рекомендуется. Если только это не контур вашей собственной подстанции или генератора. Дело в том, что при обрыве нуля вся разница асинхронной нагрузки в общегородской сети проследует в землю через ваш контур, раскаляя соединяющий провод.

Защитное заземление. Чем опасно самостоятельное выполнение заземления?

Принцип работы заземления для зданий по системе ТN-C, TN-S и TN-C-S.

Заземление дома. Монтаж контура заземления!

Контур заземления. Заземление и зануление на объектах.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

Устройство защитных токовых отводов при работе с трехфазным электрическим оборудованием

Коммутация трехфазных потребителей электроэнергии отличается от подключения обычной бытовой электротехники, поэтому устройство защитных систем осуществляется иным способом. При этом не нужно путать нулевой или заземляющий провод, участвующий в системе управления, то есть, задействованный в схему пуска и остановки агрегата, с защитным проводником, предназначенным для отведения опасного разряда на землю.

Оформление, разводка, подключение электрооборудования

Работы производятся в несколько этапов:

1. По периметру помещения обустраивается отдельная линия (трасса), выполненная из узкой металлической полосы 40х3 мм или медного провода сечением 16 мм.кв.
2. На ней в скрытом месте монтируется шина (желательно медная) с контактными приспособлениями (шпильками или отверстиями для болтовых соединений). Допускается использование металлической шины, но в этом случае приваривание шпилек – обязательное условие.
3. Эта линия соединяется с контуром заземления или зануления, выведенным отдельным проводом от распределительного щита и имеющим надежную связь с землей либо прямую, либо через рабочий ноль
4. Корпуса всех потребителей (трехфазных электродвигателей) через медный провод соединяются с описанной шиной.

При возникновении короткого замыкания от утечки напряжения из-за нарушения изоляции или «пробития» одной из фаз на корпус заземленного электрооборудования, ток сразу будет уходить в землю по пути наименьшего сопротивления, то есть через соединенную с рабочим нулем или землей жилу. Это сохранит человека от поражения электротоком при касании корпуса прибора.

Устройство зануления допускается только в случае отсутствия возможности коммутации с земляным контуром. Во всех иных случаях правильным считается только защитное заземление.

Агрегат через медный провод соединен с шиной, смонтированной от заземляющей трассы

Обязательное использование дополнительных защитных устройств

Описанные заземляющие и зануляющие системы эффективны при возникновении значительных утечек или коротких замыканий на корпус электроприборов. Однако для достижения полной безопасности при обслуживании оборудования необходимо применение дополнительных средств защиты, обеспечивающих разрыв электрической цепи при возникновении нарушений их работы.

На производственных предприятиях это могут быть блоки автоматики (контроля изоляции БКИ или максимальной токовой защиты). Но наиболее распространенными средствами, как на производстве, так и в быту, являются автоматические выключатели и устройства защитного отключения, которые:

• обеспечат обесточивание электрической цепи в случае возникновения неполадок;
• защитят пользователя от поражения электрическим током;
• предохранят технику от возгорания.

Такие приборы могут иметь исполнение для однофазных или трехфазных систем. Они бывают:

• однополюсные – устанавливаются на одну из линий (ноль, фаза);
• двухполюсные – устанавливаются на оба провода электропроводки;
• многополюсные (три и более) – используются при трехфазном напряжении.

Схема бытовой проводки с РЕ-проводником заземления и защитой ВА и УЗО Автоматический выключатель производит отключение при превышении токовой нагрузки номинального значения, указанного на корпусе прибора. УЗО контролирует состояние электросети и срабатывает при появлении самых незначительных утечек тока.

Определение мультиметром или тестером

Начнем с того, что определить фазу лучше всего с помощью отвертки, совмещенной с индикатором. Будем исходить из того, что если в хозяйстве есть мультиметр, индикатор найдется наверняка. В крайнем случае, можно сделать следующее. В некоторых случаях может помочь определение с помощью мультиметра напряжения между проводом и трубой отопления или водоснабжения. К сожалению, результат здесь не всегда предсказуем. Чаще всего, напряжение между фазой и системой отопления близко к 220 В, во всяком случае, оно должно быть выше, чем между тем же отоплением и нулем. Картина может измениться, например, если вороватый сосед использует трубы отопления как рабочее заземление.

В трехпроводных схемах мультиметр покажет рабочее напряжение между проводником, на который подана фаза и любым из двух других. Определение, какой ноль рабочий, а какой – земля, можно проводить по методике, изложенной выше, то есть, отсоединив на щитке один из приходящих нулей и воспользовавшись контрольной лампой.

Что будет если в розетке вместо ноля подключить заземление

Напряжение на клеммах розетки не зависит от того, какие проводники к ним подключены — L — N или L — PE. Однако при неправильном монтаже может произойти следующее:

1. Ложное срабатывание дифференциальной защиты. УЗО и дифавтоматы работают по принципу сравнения величины тока в фазном и нейтральном проводах. В случае прикосновения человека к токоведущим частям или нарушения изоляции появляется ток утечки, нарушающий равенство, что приводит к срабатыванию защиты. При использовании вместо нейтрали заземления ток по нему, в отличие от фазного провода, не протекает, что приводит к аварийному отключению УЗО или дифференциального автомата.
2. Опасность поражения электрическим током. Если один из электроприборов подключён неправильно, а остальные устройства присоединены к контуру заземления, то при обрыве заземляющего проводника корпуса этих аппаратов через неправильно подключённый аппарат окажутся подключёнными к фазному проводнику. Прикосновение к этим деталям приведёт к попаданию человека под напряжением.
3. Ускоренное разрушение контура заземления. Детали контура выполняются из углеродистой стали и находятся в земле. Постоянное протекание через них электрического тока приводит к появлению электрокоррозионного эффекта и ускоренному разрушению заземлителей.

А как быть, если в вашем доме вообще не предусмотрено защитное заземление

Понятное дело, при проведении капитального ремонта, электрики заменят проводку в соответствии с Правилами устройства электроустановок. Как минимум, в вашем вводном щитке появится три независимых провода: фаза, рабочий ноль и защитное заземление. Останется лишь заменить проводку в розеточной сети.

Но капитальный ремонт может быть выполнен через несколько лет, а вы уже сегодня пользуетесь бойлером и стиральной машинкой без заземления, или того хуже — с защитным занулением. Выход один: организовывать заземление самостоятельно. Если вы живете в частном доме — техническая сторона вопроса существенно упрощается. А вот для многоэтажек, стоимость и сложность работ зависит от этажа.

Как вариант — организовать вскладчину с соседями шину заземления, с распаячными коробками на каждой лестничной клетке.

Шина должна быть неразъемной до самого ввода в грунт. Вблизи фундамента, желательно не в дорожном покрытии, а на клумбе, организуется контур заземления согласно Правилам устройства электроустановок. Каждый жилец подъезда может подключится общей шине и завести «землю» в квартиру. Далее есть два варианта:

1. Организовать контактную группу заземления в распределительном щитке, и заменить всю электропроводку на трехжильную.
2. Внутри плинтуса, протянуть земляной кабель под каждую розетку, и завести его в монтажные коробочки.

При любом способе, вы защитите и свои электроприборы, и главное — свое здоровье.

Похожие записи:

Как разобрать старый холодильник Как сделать сквиши своими руками из губки Красивые дома: 100+ фото лучших проектов Какой газон выбрать: посевной или рулонной? все за и против обоих вариантов с ценами Подвесные откатные ворота своими руками. пошаговая подробная инструкция! Как сделать качественные веерные грабли своими руками