Зануление

Зануление – это мера предотвращения поражения человека электрическим током, заключающаяся в объединении проводников установки, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с нейтралью.

Основные термины и определения

Зануление, о котором идёт речь, принято называть защитным, чтобы однозначно отличить среди иных проводников. В электротехнике трёхфазных цепей принято нейтралью называть участок цепи, действующие напряжения на котором относительно внешних обмоток равны. Поэтому при уравнивании потенциала с землёй ток здесь в нормальном режиме не течёт. Это касается и питающей стороны источника (трансформатор подстанции), и потребителей (двигатели). Заземлённая нейтраль носит название нулевой точки. Отсюда и происходит термин, рассматриваемый данным топиком.

Способы зануления сильно зависят от обустройства самой сети. Однофазная она или трёхфазная, и каким именно образом проведено заземление. Согласно последнему фактору принято выделять три вида систем. Согласно традиции международным комитетом МЭК они помечаются латинскими буквами, а именно:

  1. TN;
  2. TT;
  3. IT.
Система зануления

Система зануления

В данном случае интерес представляет вторая буква:

  • N подразумевает, что проводящие части установки, не находящиеся в нормальном режиме под током, занулены через защитный (выделенное заземление) или рабочий проводник. В первом случае отрезок провода направленно используется для целей безопасности, во втором – служит для замыкания цепи на грунт (в районе трансформатора), как например, в сети TN-C.
  • T – показывает наличие заземления частей установки, в нормальном режиме под током не находящихся. Но в случае аварии могущих стать источником опасности. В чем здесь отличие от зануления, помеченного литерой N? В том, что N является нейтралью, через которую ток на землю течёт весьма малый. Если же корпус трёхфазной установки непосредственно завести на контур, скажем, громоотвода, то при выносе потенциала ток (и опасность) будет значительным.

Для однофазных цепей эта разность между занулением и заземлением нивелируется в силу очевидных причин. Но! В масштабе всего жилого дома она сохраняется. Поскольку многоэтажку можно рассматривать, как трёхфазную электрическую установку. Следовательно, нужно продолжать рассмотрение вопроса, поскольку возникает несколько способов организации заземления и зануления. Что мы и видим на практике, когда авторы различных топиков пытаются объяснить, что такое TN-C, TN-S, TN-C-S.

Что такое TN-C, TN-S и TN-C-S

Буква C означает, что защитный и рабочий проводник по сути являются одним и тем же. Такая система хороша для трёхфазного оборудования, а зануление возможно во всех случаях, что уберегает от многих неприятностей. В интернете пишут, что это отсталая и плохая система, что в корне неправильно. Для трёхфазного оборудования это хорошая и правильная система, потому что, зануляя корпус и прочие проводники, мастер заранее разгружает цепи заземления, одной из которых нечаянно может стать человек. Что снижает закономерно риск несчастных случаев.

А плохи системы TN-C только для импортной техники, по одной тривиальной причине: входные фильтры бытовой аппаратуры предназначены для работы с отдельными защитными проводниками. Это нужно для защиты сети от помех. Зануление по системе TN-C или TN-C-S решает часть проблем, но нарушает симметрию фильтров, что негативно сказывается на качестве их работы. Вся импортная аппаратура (или по крайней мере её львиная доля) рассчитана на работу в TN-S. Вот в чем главное отличие такого подхода:

  1. Предполагается, что в местной сети нет трёхфазных потребителей. Следовательно, зануление корпуса не несёт под собой особого физического смысла. Оно эквивалентно заземлению.
  2. Защитные (дифференциальные) автоматы построены так, что улавливают разницу между токами фазного и нулевого проводника. Следовательно, любая утечка на землю локализуется, питание отключается.

Для адаптации этой системы на уровне ещё советских TN-C решили доработать старое под TN-C-S. Теперь любая утечка идёт также на нейтраль посредством контура громоотвода, но автомат дифференциальной защиты ставится именно в цепи рабочего нулевого проводника. Поэтому авария также будет замечена. А дополнительным плюсом использования системы TN-C-S является возможность включения в цепь трёхфазных потребителей (двигатели лифтов, например) по старой испытанной схеме. Главный минус же уже назван: нарушение правильного режима работы входных фильтров импортной аппаратуры.

Единственное различие TN-S и TN-C-S в том, что в районе громоотвода защитный нулевой провод (заземление) объединён с рабочим (тем, что пришёл от подстанции). Если кому-то очень хочется перейти полностью на европейский стандарт, необходимо лишь исправить этот момент. То есть провод от подстанции к местному контуру заземления, закопанному в районе подвала, не подключать. При это может нарушиться работа трёхфазного оборудования, в том плане, что становится потенциально реализуемой опасная для человека ситуация выхода напряжения на корпус. Работа электроустановки при этом (с высокой вероятностью) нарушена не будет. Следовательно, авария останется незамеченной до тех пор, пока кто-то на своей шкуре не прочувствует неполадку со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Читайте также:  Параллельное и последовательное соединение проводников

Системы заземления и зануление

Буква T, стоящая на первом месте, означает то, что рабочий проводник заземлён, а I – что изолирован от грунта. Последнее часто применяется, например, в системах сверхнизкого безопасного напряжения. Такие используются (по ГОСТ Р 50571.11) в ванных комнатах и прочих сходных по назначению помещениях. В частности, речь идёт сейчас о разделительном трансформаторе, ни одна из точек вторичной обмотки которого не должна быть заземлена (в противном случае теряется сам смысл использования данной меры защиты).

Не сложно понять, что для решения практических задач нужно хорошо знать теорию. Это видно на приведённом примере с ванной комнатой. У электриков имеются многие типичные ошибки, но в контексте этого обзора рассматриваются именно системы заземления, как тесно связанные с занулением. Системы с изолированной нейтралью IT какое-то время являлись доминирующими в Европе. Зануление в этом случае не применяется вовсе. Разве что на стороне источника, но к потребителю это никакого отношения не имеет.

Потребность в заземлении возникла в те десятилетия, когда активно развивались радиовещание и телевидение. Оказалось, что без соединения экрана с грунтом часть волн проходит сквозь щит. А это не только помехи, но и большие потери энергии. Следовательно, приборы на стороне потребителя стали нуждаться в заземлении (и занулении). Помимо прочего, когда радиоволна (в том числе частоты сети 50 Гц) выходит в эфир, то человек, подвергшийся её влиянию, получает некоторый урон своему здоровью.

Различие между системами

Различие между системами

С другой стороны местное заземление (глухозаземленная нейтраль) возможно лишь в тех случаях, когда нагрузка по фазам симметрична. Тогда на грунт идёт лишь малый ток. В случае многоэтажек ни о какой симметрии не может быть и речи, потому что соседи едва ли станут договариваться о совместном включении тех или иных приборов и выключении других. Посему слишком дорого было бы замыкать контур питающего трансформатора через почву. Это не только привело бы к различным потенциально опасным ситуациям (см. шаговое напряжение), но и увеличило бы потери на порядки. В результате возникает необходимость в нейтрали: типичный случай, когда по столбу идут 4 провода, лишь три из которых фазные.

Особое внимание следует обращать на зануление микроволновых печей. Для осуществления этой меры в домах с системами TN-C (подавляющее число домов, построенных в СССР) следует на боковой лепесток розетки выводить нейтраль. Чтобы правильно выполнить все операции, рекомендуется использовать индикаторные отвёртки. Некоторые дома, отстроенные в предыдущую эпоху, дооборудуются ветками заземления. И тогда система превращается в TN-C-S. Многие не понимают смысла этой меры и оттого можно встретить неправильные трактовки. Вкратце: нейтраль трёхфазной сети на входе в здание объединяется электрически с закопанным в грунт контуром громоотвода. Вот отсюда же и начинается местная ветка заземления, разведённая по всем квартирам.

Читайте также:  Двухполюсный автомат

В топике про защитное заземление обсуждалось, чем от этой меры отличается зануление (которое должно быть в любом случае). Нейтраль электрически объединена со всеми фазами, и здесь циркулируют токи возврата. На грунт уходит лишь некоторая часть из них, и то при дисбалансе. Вот почему заземление без зануления столь опасно. Этим же объясняется наличие самой системы TN-C-S в противовес TN-S. В последней защитный и рабочий нулевые проводники разделены по всей длине. И если есть уверенность, что не будут использовать трёхфазные установки, то это хорошо, но в противном случае будет то, про что уже рассказано (см. защитное заземление).

Во избежание присутствия опасного потенциала на корпусе оборудования в какой-то точке (в районе громоотвода) и нужно объединение с нейтралью. Тогда как металлические части, за которые гипотетически может взяться человек заземлены накоротко: это преимущественно трубы. Таким образом, наличие защитного проводника, объединённого с нейтралью в районе громоотвода или местного отдельного контура, вкопанного в землю (вместо прямого заземления) уменьшает ток в этой ветке и дополнительно предохраняет человека на тот случай, если по какой-то причине не сработают автоматы защиты.

Что нужно занулять, и что занулять нельзя

В бытовых целях не рекомендуется занулять все, что раньше было заземлено через трубы. Это чугунные ванны, металлические раковины, смесители. Всем известна история Задорнова о том, как душ бился током при включённом телевизоре. На самом деле ничего загадочного здесь нет. Просто какой-то умник решил при выполненном занулении какого-то корпуса что-то ещё и заземлить. Допустим, трубы были заведены на нейтраль. В этом случае при включении прибора ток поделится между рабочим нулевым проводником и заземлёнными трубами. Часть его прошла через Задорнова, подведённая струёй воды.

Из сказанного можно сделать вывод, что одновременное зануление и заземление эффективно только для трёхфазных цепей. Причём при симметричной нагрузке по каждому плечу. Что касается вопроса уравнивания потенциалов всех металлических предметов на кухне, в ванной, уборной, то лучше для этих целей применять все же заземление. В случае металлических труб достаточно указанные предметы соединить медным проводом. Нейтраль сюда заводить не нужно в связи с описанными особенностями работы однофазной цепи.

Многие могут спросить – а как же случай зануления корпуса микроволновой печи? Большого потенциала в рабочем режиме здесь не должно быть, как и в случае со стиральной машиной. Но по ГОСТ Р 50571.11 одной из мер защиты выбирается дифференциальный автомат. Так что если кого и ударит током, то оборудование тут же и будет выключено. А параметры дифференциального автомата защиты заранее рассчитаны так, чтобы не случилось вреда. В частности, ГОСТ оговаривает минимальный ток срабатывания и некоторые другие физические величины.

Из сказанного ещё раз можно сделать вывод, что нормативные документы составлены не просто так. И если бы электрики подумали головой прежде, нежели мерой уравнивания потенциалов избирать зануление местных коммуникаций, то известный комик не подвергся бы атаке. Проще говоря, юмор хорош для одних случаев, а продуманное решение проблемы – для других. То и другое время от времени может понадобиться в той или иной степени.

Нелишним будет напомнить, что через трубы и прочие коммуникации ничего занулять или заземлять нельзя. Но в свою очередь, указанные конструкции могут быть защищены. На производстве это требование является обязательным, но для предотвращения описанных выше случаев ставят автоматы, отключающие сеть в случае неисправности.