При монтажі електромереж в приміщеннях різного призначення обов'язково повинен бути передбачений захист, що запобігає можливу поразку людини струмом.
І для цього використовується заземлення та занулення. Причому далеко не всі знають, в чому їх різниця. Адже обидві вони забезпечують безпеку використання електричних приладів.
По суті, ці два поняття багато в чому схожі, через що їх часто плутають, але виконують вони свої функції по-різному. Тому постараємося розібратися, що в них спільного й відмінного.
заземлення
Почнемо з розбору кожної системи окремо.
Так, заземлення - це навмисне з'єднання електричної мережі, приладу або обладнання зі спеціальною конструкцією, закопаної в землю за допомогою нульового провідника.
По суті, це єдина система, що з'єднує між собою струмопровідні елементи приладів і обладнання (наприклад, їх корпуси), приєднані до них дроти, і штирі, закопані в землю (контур).
Завдяки високому опору контуру при торканні фазного проводу на корпус в разі пробою, велика частина напруги йде в землю, і хоч потенціал все ж залишатиметься на корпусі, але його значення буде значно зниженим і безпечним для людини.
Міжнародний стандарт, розроблений МЕК, включає в себе кілька систем заземлення, відмінності між якими зводиться до різних видів заземлення джерела живлення (генератора або трансформаторної підстанції), і заземлення відкритих ділянок мережі, приладів.
У стандарт входить три системи - TN, TT і IT.
Перша літера індексу вказує на тип заземлення джерела (T - «земля), виходить, що в перших двох системах трансформаторна підстанція підключається до заземлювального контуру.
Що стосується третьої (IT), то у неї джерело живлення заізольований, або ж підключений до приладу, що забезпечує високий опір (I - ізоляція).
Друга літера індексу вказує на тип заземлення відкритих ділянок мережі. В системі TN (N - нейтраль) ці ділянки з'єднані з нейтральним провідником джерела, підключеного до захисного заземлення та (глухе заземлення нейтралі).
Для з'єднання обладнання та приладів використовуються робочий (N) і захисний (PE) нульові провідники.
Що стосується двох інших систем - TT і IT, то другий буквений індекс вказує на те, що відкриті ділянки мережі, обладнання та прилади заземляются своїм окремим контуром.
У свою чергу система TN ділиться на підсистеми, їх три - TN-C, TN-S, TN-C-S.
Відмінності між ними зводяться до використання різних захисних провідників, якими споживачі з'єднуються з нейтраллю джерела.
У підсистемі TN-C використовується об'єднаний провідник (PEN), який поєднує в собі і робочий, і захисний «нуль». Ця підсистема є вже застарілою, тому при укладанні нових електромереж вона не використовується.
Підсистема TN-S відрізняється тим, що у неї робочий і захисний «нулі» - це різні провідники. Тобто, до нейтрали підключається N-провідник, а до захисного заземлення та - PE-провідник, хоч вони поєднані на джерелі живлення.
Третя підсистема - TN-C-S є проміжною ланкою між першими двома підсистемами. У неї від нейтрали відходить PEN-провідник, тобто нульові провідники об'єднані, але на певній ділянці мережі вони поділяються і до споживачів підходить окремо робочий і захисний «нулі». Після поділу захисний «нуль» додатково заземлюється.
Вимоги, що висуваються заземлення досить серйозні. Адже воно має забезпечити відведення небезпечної напруги з приладу або обладнання в разі пробою.
Заземлення в обов'язковому порядку робиться для мереж, в яких напруга вище 42 В змінного струму або 110 В - постійного струму.
Тому при проектуванні повинні правильно підбиратися частини мережі і обладнання, які підлягають обов'язковому заземлення, здійснюватися контроль за тим, щоб заземлювальна ланцюг ніде не переривалася.
Серйозно підходять і до вибору провідників, їх переріз повинен забезпечувати відповідну пропускну здатність.
Всі вимоги, які висуваються системам заземлення прописані в ПУЕ (Правила улаштування електроустановок).
А тепер по занулення. У визначенні цього терміна вказується, що занулення - навмисне з'єднання струмопровідних, але не знаходяться під напругою, елементів приладів і обладнання з глухозаземленою нейтраллю (трифазні трансформатори), висновком джерела струму (однофазний трансформатор), середньою точкою джерела, подає постійний струм.
Тобто, корпус будь-якого приладу, підключеного до мережі, повинен бути додатково з'єднаний з нейтраллю джерела живлення.
Для систем TT і IT занулення не застосовується, оскільки для заземлення споживачів використовується окремий контур.
Для створення занулення використовується нульовий захисний провідник (PE), який з'єднується з нейтраллю джерела.
Але в ПУЕ відразу ж дають пояснення, що в якості захисного провідника може використовуватися і робочий (N), що має на увазі, що для створення занулення може використовуватися і PEN-провідник.
У чому їхня відмінність?
Виходить, що занулення, по суті, це те ж заземлення, зроблене по системі ТN, але якщо розглядати більш детально, то різниця між ними є.
Перше, це те, що при заземленні суміщений нульовий PEN-провідник (системи TN-C і TN-C-S) і PE-провідник (система TN-S) виступають в якості посередника між приладами і заземлюючим контуром трансформатора.
Тобто, є джерело живлення, біля якого закопаний контур і разом вони з'єднані.
Проводка від джерела йде на споживач (приміщення), де вона розгалужується, щоб забезпечити живленням всіх електроприладів і обладнання.
Щоб заземлити ці прилади (забезпечити захист), використовується та ж проводка, а саме нульові провідники, і контур трансформатора.
А ось при зануленні виконується з'єднання не з контуром, а безпосередньо з нейтральним провідником трансформатора.
А оскільки в обох випадках використовується один провідник - нульовий (в суміщеному - PEN-провідник, в розділеному - РЕ-провідник), то в конструктивному плані заземлення та занулення - одне і те ж.
Друге, кожен з них працює по-різному, хоч і конструкція - однакова.
У випадку з заземленням, при появі небезпечного потенціалу на незакритих ділянках мережі, він буде відводитися в землю за допомогою заземлюючого контуру, що володіє високим опором.
Занулення же працює з точністю до навпаки. При зіткненні фази з корпусом, підключеним до нульового провідника, відбувається різке зростання сили струму в наслідок малого опору, тобто відбувається коротке замикання, в результаті якого спрацьовують автоматичні вимикачі. пристрою захисного відключення, або ж плавляться запобіжники.
Ось і виходить, що заземлення та занулення в технічному плані - одне і те ж, але забезпечують вони захист по-різному.
В цілому ж, обидві вони спрямовані на забезпечення максимального захисту людини від можливого ураження електричним струмом при пробої фази на нуль, і доповнюють один одного.
Особливості створення заземлення та занулення
Тепер про те, як все виглядає на ділі. При створенні підсистеми TN-C-S суміщений нульовий провідник (PEN) тягнеться від трансформатора до приміщення.
У вступному розподільчому пристрої (ВРП) відбувається поділ його на N і PE-провідники. На кінцевий споживач при цьому доходить три дроти - фаза, робочий і захисний нулі.
При підключенні приладу виходить, що за допомогою PE-провідника він з'єднується з PEN-провідником, який є і з'єднувачем з заземлюючим контуром, і глухозаземленою нейтраллю.
Приблизно те ж відбувається і в підсистемі TN-S з тією лише різницею, що заземлення та занулення здійснюється розділеними нульовими провідниками.
Тобто в цих двох підсистемах створюючи заземлення, автоматично виконується і занулення.
А ось в системі TN-C цього не відбувається. Справа в тому, що в ній використовується PEN-провідник, який не розщеплюється на вводі.
Виходить, що до кінцевого споживача доходить тільки два дроти - фаза і робочий нуль, а захисного РЕ-провідника - немає, по суті, кінцевий споживач не заземлений.
Тому і створюється занулення - з'єднання корпусів споживачів з нульовим робочим провідником.
Якщо в вищевказаних підсистемах створюючи заземлення відразу ж з'являється і занулення, то в цій його доводиться створювати окремо.
В даному випадку занулення є альтернативою заземлення, щоб забезпечити хоч якийсь захист.
Тому TN-C вважається застарілою, оскільки вона не забезпечує належну безпеку.
Часто виникає питання - навіщо взагалі потрібно занулення, адже заземлення вважається більш безпечною системою.
Моделюємо ситуацію: стався пробій фази на корпус. Заземлення забезпечило відведення більшої частини напруги в землю, але частина його все ж залишилася на корпусі, при цьому відбудеться підвищення значення струму, хоч і незначно.
Це не небезпечно для людини, але може привести до неприємних наслідків. Оскільки через відсутність занулення не відбудеться сильного стрибка струму, то захисні засоби просто не спрацюють, і пошкоджена ділянка не відключитися.
В результаті можуть виникнути матеріальні збитки або ділянки електромережі, виникнення пожежі.
Виходить, що занулення і заземлення доповнюють один одного, перший робить відключення пошкодженої ділянки ланцюга, а другий нейтралізує негативні наслідки виниклого КЗ в мережі, забезпечуючи максимально можливий захист від ураження електрично струмом.
Часто вказується, що в системах TN-S і TN-C-S занулення не робиться. І це так, але тільки частково. Адже відповідно до викладеного, створюючи заземлення, робимо відразу й занулення. І тільки у TN-C занулення - окремий вид робіт.
Звідси можна відразу і судити, де використовується занулення, а де ні. Присутній воно всюди, де використовується система TN. Але якщо в старих будівлях його доводилося створювати окремо, то в нових будівлях воно робиться в процесі монтажу заземлення.