Если вы самостоятельно организуете электроснабжение квартиры, офиса или гаража – значит, ответственность за безопасность лежит также на вас. Для защиты электросетей и вашего здоровья (а иногда и жизни) применяется заземление и зануление.
В каком случае востребована защита?
При физическом (точнее – электрическом) контакте с корпусом фазного проводника, или элемента схемы, на который в данный момент подано напряжение – возникает две опасности:
Система заземления и зануления электрооборудования обеспечивает защиту от рассмотренных опасностей, или хотя бы минимизирует последствия. Многие неопытные доморощенные электрики путают эти два понятия. Или же намеренно пользуются рабочим нулем при организации заземления.
Особенно это актуально в многоэтажках старой постройки, где отдельного контура заземления не предусмотрено. При полностью исправных линиях подвода электроэнергии, это не так опасно. Однако при повреждении нулевого провода на магистрали, или ухудшении контакта на клеммных соединениях, рабочий ноль теряет электрическую связь с реальной «землей».
Вы надеетесь на защиту от фазы, и без опаски работаете с электроприбором. В критический момент защита не срабатывает, и в лучшем случае происходит порча оборудования, а в худшем – пожар или поражение человека электрическим током.
Важно! Использовать рабочий ноль в качестве защиты пользователей – запрещено!
Защитное заземление и зануление принципиально отличаются по способу соединения с физической землей. Если использовать ноль, как заземление, могут произойти неприятности:
- Например, вы заземлили бойлер на рабочий ноль. В случае пробоя фазы на корпус, устройство защитного отключения (УЗО) может не сработать. Через воду, из-под горячего крана, напряжение передается на вас. Если вы находитесь в ванной, через вас будет протекать электрический ток, опасный для жизни;
- Вы пользуетесь электроплитой, расположенной рядом с батареей отопления. Система подачи горячей воды проложена в грунте, и имеет надежный контакт с землей. Если электроплита не имеет заземления, либо заземлена на ноль, в случае повреждения нулевого провода на корпусе может появиться фаза. При одновременном касании руками корпуса под напряжением, и заземленной батареи – поражение электротоком гарантировано.
Я по своей неопытности (только начинал работать электриком) в далеком 2004 году так и сделал. И чуть собственную квартиру не спалил. До сих пор эта картина перед глазами, хотя прошло уже столько лет...
Жили мы тогда в старом фонде, 30-х годов постройки (деревянный дом, оштукатуренный внутри). И были у нас обычные пробки (вернее одна, на "фазу"). На тот момент я уже полтора года как работал электромонтером, думал, что все знаю и умею, "я - струя" и все такое. Решил я на кухне поставить "евророзетки", а заодно поменять пробки на автоматы, да УЗО поставить (так как мы одновременно с заменой проводки на кухне оборудовали душ с проточным водонагревателем (для тех кто не знает - в тех старых домах подобных "благ цивилизации" отродясь не было, сами все "достраивали")). Ну поставил УЗО, автоматы, разделил линии на кухню и в комнаты... Заземляющую жилу от "евророзеток" и проточного водонагревателя посадил на вход УЗО, под одну клемму с нулевым проводом от счетчика. И "для надежности" под эту же клемму посадил (блин, сейчас самому смешно от того что пишу и от того, что тогда "городил") скрученную пару проводов по 1.5 "квадрата" и соединил ее на другом конце с... батареей отопления на кухне, да еще душевой поддон прицепил. Проверил "контрольной лампой" на работоспособность УЗО (тока утечки лампы хватало), относительно батареи, поддона и "фазы", УЗО срабатывало корректно, "все были довольны, все "смеялись"... Ровно до того момента, пока "гром не грянул": в нашем районе города развернули бурное , все старые дома пошли под снос (включая и мой через какое-то время), район стал отстраиваться заново, новые высотки, все дела. И в один субботний вечер строители умудрились перебить кабель, который наш дом от ТП питал. Прибежал их прораб с бригадой работяг, всех успокоили, что, мол, сейчас времянку для дома от стройки кинут, а в будние дни вместе с сетевиками все восстановят. Отключили поврежденный кабель от вводного шкафа нашего дома, подключили свой, запитали от стройки... Да вот только, видимо, сечение своей времянки выбрали не то, что надо. Дом-то хоть и старый, на 8 квартир, но техника то у всех современная, нагрузка приличная... Мы в тот момент как раз на кухне курили. Сначала зажегся свет. На три секунды. Потом была секундная просадка, что лампы еле-еле горели. После этого они вспыхнули очень ярко еще на несколько секунд и погасли, а с нашего коридора раздался страшный треск. Выскакиваем и видим, как наш счетчик пылает открытым пламенем, да не хило так! А над счетчиком антресоль (деревянная), вокруг - сухие старые обои, рядом справа - свежевыкрашенный наличник входной двери... И все это уже огонь лижет, и очень много дыма во всей квартире. Буквально за какие-то секунды... Если бы нас дома на тот момент не было, всему дома пришла бы амба, не только нам. Залили все водой из чайника и кружек, выскочили на улицу, крикнули строителям, чтобы пока ничего не включали. Все в шоке, что за хр...!?.. Прораб прибежал... Проветрили квартиру от дыма, заходим домой... Тот мой провод, что на батарею отопления и душевой поддон "землей" шел, просто расплавился по всей длине... Открыл закоптившейся пластиковый бокс, где УЗО с автоматами стояли, все опалено, но живое вроде. Отбросил от входа УЗО все "земляные" жилы под надзором прораба у которого возникли подозрения, что мы электроэнергию воруем (хотя это было не так, потому что это было «аля уравнивание потенциалов сделанное через ж..»)... Строители приволокли кабель с жилами большего сечения и запитали дом, уже без происшествий. Когда шок прошел, пришло осознание ошибки. Весь фокус в том, что многие забывают (и я в том числе в тот момент), что в нашей стране жилой сектор (и не только) запитывается тремя фазами с применением нулевого проводника. И если нагрузка по фазам не равномерная (а в жилом секторе это всегда так), то в нулевом проводе начинает протекать ток и напряжение скачет (это я по-простому объясняю) - на перегруженной фазе напряжение проседает, на недогруженной фазе наоборот - подскакивает (возникает перекос фаз). И если нулевой проводник имеет плохой контакт с нейтралью, либо слабое сечение, то при хорошей нагрузке он отгорает на хр..., что в итоге и произошло: сначала (по словам строителей) отгорел ноль у них, а через пару секунд вспыхнуло у меня в квартире, потому что для всех восьми квартир, включая мою, нулевым проводом стал мой "жиденький" проводочек, соединенный с батареей отопления и посаженный на вход УЗО... Поэтому, товарищи, учитесь на чужих ошибках. Они могут стать (не дай Бог!) роковыми...
Сейчас мы уже давно живем в новостройке, муниципальный ремонт квартиры при переселении я переделал вместе с электрикой, поставил в квартирный щиток реле напряжения (УЗМ), которое уже неоднократно спасало от скачков. Многие удивляются - зачем тебе УЗМ в новостройке, ведь вся проводка современная и новая? Опять ошибка! У меня да, все новое. А дом подключен к ТП, 80-х годов постройки. И всю систему энергоснабжения всегда надо рассматривать в комплексе, "от и до", как единое целое. И если какое-то место этого"единого целого" является "узким", то лучше перестраховаться, чтобы потом не было мучительно больно, тем более, как писал выше, УЗМ уже не раз срабатывало. А в соседней новостройке при проведении сварочных работ в одной из квартир ноль на одном из стояков таки отгорел (точных подробностей не знаю) и наша УК поимела очень много исков от собственников квартир со сгоревшей техникой...
Основным условием безопасной эксплуатации электроустановок является выбор правильной схемы защиты от случайного попадания высокого потенциала на не используемые для передачи энергии металлические части (корпуса, станины и т.п.). Для решения этой задачи требованиями действующих стандартов (ПУЭ, в частности) предусмотрено использование специальных защитных приспособлений, называемых заземляющими устройствами – ЗУ. Они обустраиваются в непосредственной близости от защищаемой конструкции и имеют вид, приводимый на рисунке ниже.
Процесс обустройства конструкций, обеспечивающих защиту сооружений и людей от удара электрическим током или молнией, в электротехнике принято называть заземлением. Для того чтобы иметь полное и чёткое представление о том, что такое заземление потребуется исследовать его отличительные черты и принципы организации более подробно.
Суть заземления
Под заземлением понимается преднамеренное соединение металлических частей электроустановок и другого оборудования, в данный момент не находящихся под напряжением, с элементами специальных устройств, называемых заземлителями. Конструкция последних обычно состоит из нескольких забиваемых в землю стальных штырей или отрезков арматуры, сваренных между собой полосами из того же металла.
В комплекте с набором гибких медных проводов и толстых полос (шин) заземлители образуют так называемый «заземляющий контур», к которому подключаются корпуса всех имеющихся на объекте и нуждающихся в защите электроприборов. Поскольку сам контур частично или полностью погружён в грунт и имеет с ним практически идеальный контакт, его потенциал в нормальных условиях близок к нулю, что позволяет сделать следующие выводы:
- При попадании высокого напряжения на металлические части защищённого объекта или прибора его значение тут же снизится до безопасного для человека уровня (фото ниже);
- Если человек или животное случайно прикоснутся к корпусу аварийного, но защищённого таким образом оборудования, они практически не пострадают от высокого напряжения;
- В ситуации, когда в питающей линии установлен чувствительный прибор, реагирующий на сторонние токи утечки (УЗО, например), при появлении опасного напряжения он сработает и моментально отключит данный участок от источника электропитания.
В этом заключается суть эффекта заземления, которое не следует путать с ещё одним часто применяемым в электротехнике приёмом защиты, называемым занулением.
Понятие зануления
У каждого неискушённого в электротехнических терминах пользователя может возникнуть вопрос: чем отличается заземление от зануления, а также когда используется последнее?
Для понимания отличия заземления от зануления потребуется рассмотреть принцип защиты оборудования распределительных подстанций, суть которого сводится к следующему:
- Оборудование любых электрических станций, включая установленные на них понижающие трансформаторы, имеет нулевую точку или нейтраль;
- В соответствии с требованиями ПУЭ, эта точка обязательно соединяется с местным ЗУ, обустроенным непосредственно на территории подстанции;
- Заземление выполняется в виде непосредственной связи с грунтом, вследствие чего такая точка называется глухо-заземлённой;
- Действие этого заземления распространяется на все потребители, подключаемые к данной электрической подстанции через разветвлённую систему электропитания.
Таким образом, до каждого потребителя вместе с фазными проводами подводится так называемая «нулевая защитная» жила, уже заземлённая наглухо на стороне подстанции (смотрите фото).
Обратите внимание! В современных системах электропитания (TN-C-S, например) она прокладывается отдельным от рабочей шины N проводом PE.
При занулении приёмного оборудования его металлические части преднамеренно соединяются не с ЗУ (как это делается при заземлении), а с совмещенным нулевым проводом, входящим в состав системы энергоснабжения. В системе TN-C-S они подключаются к отдельному PE-проводнику.
Зануление обеспечивает снижение угрозы поражения электротоком при случайном прикосновении к открытым металлическим частям оборудования, вследствие аварии оказавшимся под напряжением. При появлении вопросов типа «в чем разница зануления и заземления» всегда нужно помнить о том, что первое гарантирует автоматическое отключение повреждённой линии от питающей сети, а второе – нет.
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).
- 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).
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.
Дополнительные элементы
Как в случае с заземлением, так и при занулении для реализации защитных функций должны применяться дополнительные проводники (медные провода), обеспечивающие надёжное соединение с ЗУ или с нулёвым контактом, соответственно.
В первом случае этот проводник протягивается от защищаемой точки до контакта заземлителя и выполняется в виде медной оплётки. В ситуации с занулением такой же медный проводник прокладывается по скрытым местам помещений и других строений до распределительного шкафа, где его конец фиксируется на главной заземляющей шине (ГЗШ). Сюда же заводится нулевой рабочий проводник, входящий в состав подводящего электроэнергию силового кабеля.
Важно! Согласно требованиям организации зануления (смотрите ПУЭ), использование для крепления этих двух проводников одного болта или клеммного контакта недопустимо, что объясняется различными режимами их работы.
В завершении сравнения двух методов защиты объектов от поражения электрическим током необходимо отметить следующее. Оба эти способа (как зануление, так и заземление), по сути, выполняют одну и ту же функцию, состоящую в снижении опасного потенциала до приемлемого уровня. Занули вы какую-то точку оборудования или защити её с помощью ЗУ, эффект будет примерно один и тот же.
Видео
Любая электроустановка должна быть заземлена. Это требование Правил устройства электроустановок (ПУЭ) одинаково распространяется на электроприборы с металлическим и пластиковым корпусом, устройства подключения и коммутации: распределительные и вводные щитки, розетки, выключатели.
Для чего необходимо заземление
Если энергоснабжение в помещении организовано в соответствии с ПУЭ, на входе, в распределительном щитке установлены защитные автоматы.
Эти выключатели срабатывают при превышении установленной силы тока: нагревается биметаллическая пластина, происходит ее деформация, и контакты автомата механически размыкаются.
Важно! Именно для этого, автоматы устанавливаются в разрыв фазного проводника. Нулевая шина может быть подключена напрямую.
Происходит разрыв цепи, находящейся под напряжением, электроустановка (или вся цепь) обесточивается, обеспечивая безопасность. Как это работает на практике, и что такое заземление в данной цепочке?
Заземление, это электрический контакт между линией, специально выделенной в электросети, и реальной (физической) землей. То есть шина заземления имеет электрический контакт с грунтом. Одновременно, любая установка, вырабатывающая или распределяющая электрический ток, соединена нулевым проводом с той же землей.
Мы с вами рассматриваем однофазные сети, в которых для питания используются две линии: ноль и фаза. Трехфазные системы в быту применяются редко, поэтому знание этих систем необходимо лишь профессионалам.
Даже если к вам в дом заведено три фазы (такое встречается в частном секторе), для конечного потребления все равно используется два провода: ноль и фаза.
Допустим, у вашей электроустановки (холодильник, бойлер, стиральная машина), особенно с металлическим корпусом, произошла утечка фазы. То есть, провод под напряжением касается корпуса (отсоединился контакт, нарушена изоляция, протекла вода). Прикоснувшись к электроприбору, вы будете поражены электрическим током. Кроме того, сопротивление в точке касания мизерное, вследствие чего произойдет мгновенный нагрев провода, и возгорание электроприбора.
Если ваш бойлер заземлен, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления, то есть по контуру: фаза - «земля» - нулевая шина. Сила тока спонтанно возрастет, и сработает аварийное отключение в автомате защиты. Никто не пострадает, материальный ущерб не будет нанесен.
Если вы имеете поверхностные знания устройства электроустановок, возникает вопрос: а зачем нужно заземление, если то же самое произойдет между фазным и нулевым проводом? И собственно, чем отличается заземление от зануления?
Разберем ситуацию со схемами
С точки зрения протекания электрического тока, отличия между заземлением от занулением нет. Нулевой провод в любом случае имеет электрический контакт с физической землей.
Соответственно, при замыкании фазы на корпус, произойдет то самое короткое замыкание, и сработает отключение защитного автомата. Разумеется, (при условии правильного подключения: розетка должна иметь третий земляной контакт, как и электроприбор. По этой причине, электрики, нарушая требования Правил устройства электроустановок, часто разводят земляную шину от нулевого контакта вводного щитка.
Представим ситуацию, когда нулевой провод по какой-то причине разорван:
- потеря контакта по причине коррозии (в старых многоэтажках это рабочая ситуация);
- механический разрыв кабеля вследствие ремонтных работ с нарушениями технологии (к сожалению, тоже не редкость);
- несанкционированное вмешательство доморощенного «электрика»;
- авария на подстанции (возможно отключение только нулевой шины).
На схеме это выглядит следующим образом:
При организации защитного зануления, электрическая цепь между физической «землей» и контактом заземления электроприбора разрывается. Установка становится беззащитной. Кроме того, свободная фаза без нагрузки может создать потенциал, равный входному напряжению на ближайшей подстанции. Как правило, это 600 вольт. Можно представить, какой ущерб будет нанесен включенному в этот момент электрооборудованию. При этом утечки тока на физическую землю нет, и защитный автомат не сработает.
Представьте, что в этот момент, вы одновременно коснетесь фазы (пробой на корпус электроустановки), и металлического предмета, имеющего физическую связь с грунтом (водопроводный кран или батарея отопления). Можно получить поражение электротоком при напряжении 600 вольт.
А теперь посмотрим, в чем разница между заземлением и занулением (на нашей схеме). При разрыве нулевой шины, просто пропадет питание на всех электроустановках в этой цепи. Поражения электротоком не будет, ни при каких обстоятельствах: электрическая цепь между физической землей и контактом заземления электроприборов не нарушена. Здоровье мы уже сохранили. Теперь посмотрим, что произойдет с электроустановками. Максимум ущерба - это перегоревшая лампа накаливания, ближайшая к вводному щитку. Причем неприятность произойдет лишь в случае повышения напряжения на фазном проводе. Сила тока возрастет (согласно закону Ома), сработает автомат защиты, и возможно, остальные электроприборы не пострадают.
Именно по этой причине, ПУЭ жестко предписывают: защитное заземление и зануление электроустановок должно быть организовано независимо друг от друга, с помощью разных линий.
Для справки: Обычно используется цветовая маркировка проводов:
- Фаза - коричневого или белого цвета.
- Рабочий ноль - синего цвета.
- Защитное заземление - желто-зеленая оболочка.
Если у вас жилье современной постройки, значит зануление и заземление выполнено согласно Правилам устройства электроустановок. Это легко проверить, взглянув на вводной кабель в щитке. Кроме того, вы сами можете проверить правильность подключения.
Как отличить рабочий ноль и защитное заземление
Разумеется, проверять сопротивление между «нулевым» и «земляным» проводами не следует, особенно если энергосистема под напряжением. В общую щитовую вас тоже никто не пустит. Поэтому, проверять правильность разведения нуля и земли, будем с помощью мультиметра (бытового тестера).
Поскольку точки ввода заземляющих устройств (ноль на подстанции и шина заземления в доме) находятся на удалении друг от друга, между ними есть определенное сопротивление. Грунт, даже влажный, не является идеальным проводником. Если организовать электрическую цепь без нагрузки, мы увидим разницу в потенциалах.
Подключаем измерительный прибор к фазному контакту и рабочему нолю. На схеме это будет цепь «А». Фиксируем значение.
Сразу же подключаем тестер к фазному проводу и контакту защитного ноля. На схеме это цепь «Б». Разницы в потенциале нет: прибор зафиксирует одинаковое значение напряжения. Почему так произошло? При объединении рабочего и защитного ноля, ток в обоих вариантах измерения, фактически протекает по одному и тому же проводу. Сопротивление не меняется, потерь нет, падения напряжения не происходит.
Если ваши результаты измерения показали одинаковое напряжение – проводка подключена с нарушениями Правил устройства электроустановок.
Что произойдет при разнесенном рабочем ноле и защитном заземлении?
При подключении прибора к фазе и нолю, падения напряжения практически нет (на схеме это цепь «А»). Вы увидите действительное значение рабочего напряжения в сети. Подключив тестер к фазному проводу и защитному заземлению, вы замеряете потенциал в длинной цепи. Чтобы замкнуть круг, электрический ток (на схеме цепь «Б») проходит по реальному грунту между точками физических контактов «земли». Учитывая сопротивление грунта, произойдет падение напряжения от 5% до 10%. Прибор покажет более низкое напряжение.
Это говорит о том, что ваша электропроводка организована правильно, у вас имеется настоящее разнесенное защитное заземление. При наличии правильно подобранных автоматов, электрооборудование и пользователи надежно защищены.
Мы разобрались, в чем разница между заземлением и занулением. Польза от правильной организации электроснабжения очевидна.
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:
- Организовать контактную группу заземления в распределительном щитке, и заменить всю электропроводку на трехжильную.
- 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.
Важно! Как нельзя организовывать защитное заземление
То, что «землю» нельзя брать из рабочего ноля, понятно из нашего материала. Есть любители заземлиться на трубы водоснабжения или отопления. Теоретически – стальная труба имеет связь с грунтом. На практике, по стояку могут быть вставки из полипропиленовых труб, и никакого контакта с «реальной землей» нет.
Кроме того, что вы не получаете надежного заземления, ставятся под удар соседи, которые могут получить удар током, просто взявшись за батарею отопления.
Видео по теме
Практически каждый из нас слышал о том, что большинство бытовых приборов нужно заземлять, но мало кто может сказать, для чего, и как оно вообще работает. Еще меньше людей знают, что такое зануление, и совсем немногие могут ответить на вопрос о том, чем отличается ноль от земли. Тем не менее от правильного заземления или зануления зависит человеческая жизнь, поэтому приведенную в этой статье информацию без преувеличения можно назвать жизненно важной.
Предположим, вы купили стиральную машину и установили ее в ванной комнате, подключив к обычной розетке. В этом случае электрическая схема подключения будет выглядеть следующим образом:
Здесь буквами «Г» обозначен источник напряжения (скажем, стоящая во дворе трансформаторная подстанция), «П» — потребитель, то есть ваша стиральная машинка. Пока все в порядке. Генератор вырабатывает ток (слева на рисунке трехфазный, справа — обычный однофазный), этот ток бежит по «фазным» проводам (черного цвета), крутит мотор прибора и возвращается по синему, «нулевому», который на трансформаторной подстанции согласно ТУ обязательно соединен с землей. Корпус прибора, обозначенный серым цветом, естественно, не соединяется с электросетью, а значит, не находится под напряжением и его можно касаться.
Но что произойдет, если сетевое напряжение случайно (сыро, вибрации, перетерлась изоляция, брак и пр.) окажется на металлическом корпусе машинки? Ток как крутил мотор, так и продолжает крутить, все вроде в порядке. Но если вы коснетесь корпуса прибора, часть напряжения пойдет через ваше тело в землю, а что такое поражение электрическим током, известно всем:
Если корпус прибора не заземлен, то при малейшей неисправности оборудования человек может попасть под напряжение.
Причем для того чтобы попасть под опасный для жизни ток, совершенно необязательно стоять на сырой земле — для этого вполне достаточно, к примеру, водопроводных труб, или даже просто бетонного пола ванной комнаты.
Но если бы металлический корпус злосчастной стиральной машинки был соединен с той же землей, то все напряжение с неисправного прибора «стекло» бы в землю, и смертельной опасности не возникло.
Итак, чтобы защитить человека от случайного поражения электрическим током при неисправности оборудования, необходимо соединить открытые металлические части прибора (шасси, кожух и пр.) с землей.
Зануление — что это такое и как его сделать
Поскольку нулевой провод, как говорилось выше, уже заземлен у генератора или на трансформаторной подстанции, то проще всего заземлить кожух прибора, электрически соединив его с нулем прямо в самом приборе или розетке:
В этой схеме нижний провод является одновременно и питающим, и защитным.
Теперь если даже напряжение попадет на корпус устройства, оно стечет через провод, отмеченный красным, в землю. Если ток небольшой (так называемая «утечка»), то вы этого даже не заметите. Если неисправность серьезная, то произойдет короткое замыкание, и в электрощите или на подстанции сработает аварийная система защиты, отключая неисправный потребитель — вашу машинку, а заодно и полдома.
Напряжение с корпуса прибора «стекает» через ноль и для человека безопасно.
Казалось бы, нет ничего проще, но простота эта лишь кажущаяся. Во-первых, длина нулевого проводника от места заземления до вашей стиральной машины может быть очень большой — десятки и даже сотни метров. Если к подстанции подключено много потребителей, скажем, многоквартирный дом, то ток через «ноль» будет приличным, а значит, на проводе будет падать напряжение тем большее, чем длиннее провод. Таким образом, разность потенциалов между нулем в вашей розетке и реальной землей может достигать десятки вольт, что уже небезопасно. Если взяться за корпус прибора с таким потенциалом, стоя на сыром кафеле, можно попасть под опасное напряжение.
Еще один вариант. В результате аварии ноль в том или ином месте отгорает. Все электрооборудование окажется неработоспособным (току некуда течь), но все оно одновременно окажется под высоким напряжением, включая и корпуса зануленных приборов. Малейшее касание, казалось бы, обесточенного оборудования — и человек под током!
Таким образом, несмотря на всю простоту исполнения, зануление имеет существенные недостатки:
- Если длина нулевого провода велика, зануленный прибор все равно окажется под напряжением относительно земли — хоть и не полным сетевым, но не менее опасным.
- В случае обрыва нулевого провода все зануленное оборудование превращается в смертельно опасное. Причем опасность эта увеличивается многократно тем, что с виду оборудование кажется обесточенным — лампы не горят, чайник не греет, машинка не стирает.
Заземление: что это и чем отличается от зануления
Теперь пора выяснить, что такое заземление, а заодно и решить вопрос о том, чем отличается заземление от зануления. По сути, заземление — электрическое соединение с землей. Именно это и делают электрики на подстанциях и в электрощитах — заземляют нулевой провод. Но чем чревато зануление вы уже знаете — это было описано выше. Осталось решить такой вопрос: «Ноль и земля — в чем разница?»
Предположим, в вашей ванной комнате есть гипотетический болт с гайкой, надежно соединенный с землей. Если вы подключите к нему корпус вашей стиральной машины, то она окажется надежно заземлена, причем не «где-то там», на подстанции, а «здесь». Это и есть заземление.
Поскольку заземляющий провод имеет небольшую длину, целостность его легко контролировать визуально, а падения напряжения на нем, в отличие от нулевого провода, не может быть по определению, ведь в обычном режиме заземление не используется для питания электроприборов — для этого служит нулевой провод.
Пользоваться заземленным прибором можно абсолютно безопасно.
Итак, чем отличается ноль от заземления? Ответ очевиден: напряжение на заземлении относительно земли (простите за каламбур) всегда равно нулю. Напряжение же на нулевом проводе относительно земли далеко не всегда равно нулю, а потому утверждение «Прибор занулен, а значит, электробезопасен» не всегда есть истина.
Естественное или искусственное
В зависимости от поставленной задачи можно использовать естественное и ли искусственное заземление.
Естественное заземление, по сути, удачное стечение обстоятельств. Оно не создавалось специально для заземления приборов, но вполне может использоваться в этих целях. К примеру, водопроводный кран. Все трубы, подводящие к нему воду, находятся в земле, а значит, имеют с ней хороший электрический контакт (конечно, если они металлические). Рядом с домом вкопан длинный металлический шест или труба, скажем, молниеотвод. Они тоже могут применяться в качестве рабочего заземления.
Но и тут есть одно «но». Вы уверены, что водопровод надежно соединен с землей, а не лежит, скажем, в бетонных желобах? А может, сосед снизу решил заменить кусок стояка и разрезал его пополам? Неуверены, не знаете. Если вы заземлили прибор, «прикрутив» его кожух к водопроводному крану, и, не дай Бог, произошла авария, то в вышеуказанных случаях под опасным для жизни напряжением окажется весь водопроводный стояк, а значит, и десятки водопроводных кранов в десятках квартир!
Таким образом, естественное заземление можно использовать только в следующих случаях:
- Вы уверены, что используемая арматура (тот же водопровод) надежно соединена с землей и не может быть демонтирована без вашего ведома.
- Вы заземляете устройство, которое по определению не может оказаться под опасным для жизни напряжением. К примеру, корпус автономного приемника для более уверенного приема или жало паяльника, браслет для снятия статического электричества перед монтажом чувствительной к статике аппаратуры.
Во всех других случаях необходимо изготовить заземление самостоятельно, и называться оно будет искусственным.
Делаем искусственный вариант
Самостоятельно изготовить заземление совсем несложно, но потрудиться придется.
Прежде всего придется выкопать яму глубиной метра полтора, а если почва песчаная, то лучше два. В эту яму нужно уложить массивный металлический предмет. Подойдет лист железа, мятая старая бочка, кастрюля или ведро (не эмалированные!), рама какого-либо механизма, решетка, сваренная из арматуры или ненужных труб. Чем больше площадь предмета, тем надежнее будет заземление, но минимум — сплющенное ведро.
Можно поступить и по-другому. В дно ямы вбить толстую метровую трубу, уголок или даже ненужный лом. Площадь такого заземления будет меньше площади той же бочки, но зато оно будет расположено в более низких и сырых областях грунта. Теперь к этому предмету нужно приварить или, используя болты, надежно и прочно прикрутить толстый провод. Это может быть толстая железная проволока «катанка», арматура или просто толстый провод. Место соединения провода с предметом, который будет служить заземлением, нужно защитить от коррозии — покрасить, залить битумом и пр. Осталось закопать яму, утрамбовать землю и хорошенько ее полить обычной водой. Заземление готово!
