Захисне занулення: опис технології та відмінності від заземлення

Захисне занулення – система, в якій струмопровідні частини обладнання, які не перебувають в нормі під напругою, з’єднані з нейтраллю. У захисних цілях навмисно створюється з’єднання між відкритими провідними елементами глухозаземленной нейтрали (в мережах трифазного струму).

У мережах однофазного струму створюють контакт з глухозаземленим виводом джерела однофазного струму, а у випадку з постійним струмом – з глухозаземленою точкою джерела струму. Хоча занулення характеризується серйозними недоліками, система як і раніше широко застосовується в багатьох сферах для захисту від струму.

Різниця між занулением і заземленням

Між занулением і заземленням є відмінності:

  1. У разі заземлення зайвий струм і що з’явилося на корпусі напруга перенаправляються в грунт. Принцип дії занулення заснований на обнулення на щитку.
  2. Заземлення більш ефективно з точки зору захисту людини від ураження електричним струмом.
  3. Заземлення засноване на швидкому і значному зменшенні напруги. Проте, якийсь (вже безпечне) напруга залишається.
  4. Занулення полягає в створенні з’єднання між металевими деталями, в яких відсутня напруга. Принцип занулення заснований на навмисному створенні короткого замикання при пробої ізоляції або попаданні струму на нетоковедущие частини електроустановок. Як тільки відбувається замикання, в справу вступає автоматичний вимикач, перегорають запобіжники або спрацьовують інші засоби захисту.
  5. Заземлення найчастіше використовують на лініях з ізольованою нейтраллю в системах типу IT і TT в трифазних мережах, де напруга не перевищує тисячі вольт. Заземлення застосовують при напрузі понад тисячу вольт з нейтраллю в будь-якому режимі. Занулення використовують в глухозаземленою нейтраллю.
  6. При зануленні всі елементи електроприладів, які не перебувають в стандартному режимі під напругою, з’єднуються з нулем. Якщо фаза випадково торкнеться занулених елементів, різко збільшується струм і відключається електрообладнання.
  7. Заземлення не залежить від фаз електроприладів. Для організації занулення потрібне дотримання жорстких умов підключення.
  8. У сучасних будинках занулення застосовується рідко. Однак цей спосіб захисту все ще зустрічається в багатоповерхових будинках, де з яких-небудь причин немає можливості організувати надійне заземлення. На підприємствах, де є підвищені нормативи з електробезпеки, основний спосіб захисту – занулення.

Зверніть увагу! Для правильного визначення нульових точок і вибору способу захисту знадобиться допомога кваліфікованого електрика. Зробити заземлення, зібрати елементи контуру і встановити його в грунт можна і своїми руками.

Схема роботи

Як було сказано вище, занулення засноване на провокуванні короткого замикання після потрапляння фази на металевий корпус електроустановки, з’єднаної з нулем. Так як сила струму зростає, підключається захисний механізм, що відключає електроживлення.

За нормативами Правил установки електроустановок в разі порушення цілісності лінії вона повинна відключатися автоматично. Регламентується час на відключення – 0,4 секунди (для мереж 380 / 220В). Для відключення використовуються спеціальні провідники. Наприклад, в разі однофазного проводки задіюється третя жила кабелю.

Для правильного занулення важливо, щоб петля фази-нуля характеризувалася невисоким опором. Так забезпечується спрацьовування захисту за потрібний проміжок часу.

Організація занулення вимагає високої кваліфікації, тому такі роботи повинні виконувати тільки кваліфіковані електрики.

На схемі нижче показаний принцип роботи системи:

Галузь застосування

Захисне занулення використовують в електроустановках з чотирипровідними електромережами та напругою до 1 кВт в наступних випадках:

  • в електроустановках з глухозаземленою нейтраллю в мережах TN-C-S, TN-C, TN-S з провідниками типів N, PE, PEN;
  • в мережах з постійним струмом і заземленою середньою точкою джерела;
  • в мережах зі змінним струмом і трьома фазами з заземленим нулем (220/127, 660/380, 380/220).

Мережі 380/220 допускаються в будь-яких спорудах, де занулення електроустановок обов’язково. Для житлових приміщень з сухими статями занулення облаштовувати не потрібно.

Електрообладнання 220/127 використовуються в спеціалізованих приміщеннях, де спостерігається підвищений ризик ураження струмом. Такий захист необхідний в умовах вулиці, де занулення підлягають металеві конструкції, до яких торкаються працівники.

Перевірка ефективності занулення

Щоб перевірити, наскільки дієво занулення, потрібно зробити замір опору петлі фаза-нуль в найбільш віддаленій від джерела електроживлення точці. Це дасть можливість перевірити захищеність в разі впливу струму на корпус.

Опір вимірюється з використанням спеціалізованої апаратури. Вимірювальні прилади оснащені двома щупами. Один щуп направляють на фазу, другий – на занулення електроустановку.

За результатами вимірювань встановлюють рівень опору на петлі фази і нуля. З отриманим результатом розраховують струм однофазного замикання, застосовуючи закон Ома. Розрахункове значення струму однофазного замикання має дорівнювати або перевищувати струм спрацьовування захисного обладнання.

Припустимо, що для запобігання електричного кола від перевантажень і коротких замикань підключений автомат-вимикач. Струм спрацьовування становить 100 Ампер. За результатами вимірювань опір петлі фази і нуля дорівнює 2 Ом, а фазовий напруга в мережі – 220 Вольт. Робимо розрахунок струму однофазного замикання на основі закону Ома:

I = U / R = 220 Вольт / 2 Ом = 110 Ампер.

Оскільки розрахунковий струм короткого замикання перевищує струм миттєвого спрацювання автомата-вимикача, робимо висновок про ефективність захисного занулення. В іншому випадку знадобилася б заміна автомата-вимикача на прилад з меншим струмом спрацьовування. Інший варіант вирішення проблеми – скорочення опору петлі фаза-нуль.

Нерідко при проведенні розрахунків струм спрацьовування автомата множать на коефіцієнт надійності (Кн) або коефіцієнт запасу. Причина в тому, що відсічення не завжди дорівнює зазначеному показнику, тобто можлива певна похибка. Тому використання коефіцієнта дозволяє отримати більш надійний результат. Для старого обладнання Кн становить від 1,25 до 1,4. Для нової техніки застосовується коефіцієнт 1,1, так як такі автомати працюють з більшою точністю.

Небезпека занулення в квартирі

Стрибки напруги небезпечні як для людей, так і для побутової техніки в квартирах. У багатоквартирних будинках одній з квартир дістанеться низька напруга, а інший – висока. Якщо в розетці квартири трапиться обрив нульового провідника, при наступному включенні електроустановки (наприклад, бойлера) людини вдарить струмом.

Особливо занулення небезпечно в двухпроводной системі. Наприклад, при проведенні електромонтажних робіт електрик може замінити нульовий провідник на фазний. У електрощитах ці жили далеко не завжди позначені певним кольором. Якщо заміна відбудеться, електричне обладнання опиниться під напругою.

За нормативами Правил установки електроустановок на побутовому рівні занулення забороняється для використання в побутових цілях саме через його небезпеки. Занулення ефективно тільки для захисту великих об’єктів виробничого призначення. Однак, незважаючи на заборону, деякі люди вирішуються на установку занулення у власному житлі. Відбувається це або через відсутність інших методів вирішення проблеми, або через недостатність знань з даного предмету.

Занулення в квартирі технічно здійсненно, але ефективність такого захисту непередбачувана, як і можливі негативні наслідки. Далі розглянемо ряд ситуацій, які виникають при наявності занулення квартирі.

Занулення в розетках

У деяких випадках захист електроприладів пропонують виконати шляхом перемички клеми розеточного робочого нуля на захисний контакт. Такі дії суперечать пункту 1.7.132 ПУЕ, оскільки припускають залучення нульового проводу двопровідної електромережі в якості як робочого, так і захисного нуля одночасно.

На введенні в житлове приміщення найчастіше розташований пристрій, призначене для комутації фази і нуля (двополюсний прилад або так званий пікетники). Комутація нуля, використовуваного як захисний провідник, не допускається. Іншими словами, заборонено використовувати в якості захисту провідник, електроланцюг якого включає комутаційний апарат.

Небезпека захисту із застосуванням перемички в розетці полягає в тому, що корпуси електроустановок в разі пошкодження нуля (незалежно від ділянки) потрапляють під фазну напругу. Якщо нульовий провідник обривається, електроприймач перестає функціонувати. У цьому випадку провід здається знеструмленим, що провокує на необдумані дії з усіма витікаючими наслідками.

Зверніть увагу! При обриві нуля джерелом небезпеки стає будь-яка техніка в квартирі або в приватному будинку.

Переплутані місцями фаза і нуль

При проведенні електромонтажних робіт в двухпроводном стояку своїми руками існує чимала ймовірність плутанини між нулем і фазою.

У будинках з двухпроводной системою жили кабелів позбавлені характерних ознак. При роботі з проводами в поверховому щитку електрик може просто помилитися, переплутавши фазу і нуль місцями. В результаті корпусу електроустановок потраплять під фазну напругу.

отгоранія нуля

Обрив нуля (отгоранія нуля) часто трапляється в будівлях з поганою проводкою. Найчастіше проводка в таких будинках проектувалася, виходячи з 2 кіловат на одиницю житла. На сьогоднішній день електропроводка в будинках старого типу не тільки зносилася фізично, але й не здатна задовольнити зростання кількості побутової техніки.

При обриві нуля дисбаланс виникає на трансформаторній підстанції, від якої живиться багатоквартирне будівлю. Перекіс можливий в загальному електричному щиті будівлі або в поверховому щитку будинку. Наслідком цього стане безладне зниження напруги в одних квартирах і підвищення – в інших.

Низька напруга згубно для деяких видів електропобутової техніки, в тому числі кондиціонерів, холодильників, витяжок та інших апаратів, оснащених електричними двигунами. Висока напруга становить небезпеку для всіх видів електроустановок.

альтернатива занулення

У підсистемі TN-S занулення захисного провідника PE здійснюється лише на одній ділянці – на контурі заземлення трансформаторної підстанції або електрогенератора. У цій точці розділяється PEN-провідник, і далі захист і робочий нуль ніде не зустрічаються.

У такій схемі енергопостачання заземлення та занулення органічно взаємодіють, створюючи умови для високої електробезпеки. Однак в системах, де нейтраль ізольована (IT, TT), занулення не використовується. Електричне обладнання, яке працює в рамках системи TT і IT, заземлюється за рахунок власних контурів. Так як система IT передбачає подачу харчування тільки специфічним споживачам, розглядати такий спосіб організації захисту в житлових будинках не має сенсу. Єдина альтернатива неправильного, а тому небезпечного занулення шини PE – система TT. Особливо актуальна така система, тому що перехід на технічно прогресивні системи TN-S, TN-C-S технічно і фінансово утруднений для будинків, чий вік перевищує 20 – 25 років.

Електрична мережа, побудована за стандартом TT, покликана забезпечувати якісний захист від попадання під напругу неструмоведучих частин. Всі роботи по організації занулення повинні здійснюватися відповідно до норм, зазначеними в пункті 1.7.39 Правил установки електроустановок.