Чем заземление отличается от зануления: Чем отличается заземление от зануления простыми словами

Чем отличается заземление от зануления простыми словами

При монтаже электросетей в помещениях разного назначения обязательно должна быть предусмотрена защита, предотвращающая возможное поражение человека током. И для этого используется заземление и зануление. Причем далеко не все знают, в чем их разница. Ведь обе они обеспечивают безопасность использования электрических приборов.

По сути, эти два понятия во многом схожи, из-за чего их часто путают, но выполняют они свои функции по-разному. Поэтому постараемся разобраться, что в них общего и чем отличаются.

Заземление

Начнем с разбора каждой системы по отдельности.

Так, заземление – это преднамеренное соединение электрической сети, прибора или оборудования со специальной конструкцией, закопанной в землю посредством нулевого проводника.

По сути, это единая система, соединяющая между собой токопроводящие элементы приборов и оборудования (к примеру, их корпусы), подсоединенные к ним провода, и штыри, закопанные в землю (контур).

Благодаря высокому сопротивлению контура при касании фазного провода на корпус в случае пробоя, большая часть напряжения уходит в землю, и хоть потенциал все же будет оставаться на корпусе, но его значение будет значительно сниженным и неопасным для человека.

Международный стандарт, разработанный МЭК, включает в себя несколько систем заземления, различия между которыми сводится к разным видам заземления источника питания (генератора или трансформаторной подстанции), и заземления открытых участков сети, приборов.

В стандарт входит три системы – TN, TT и IT.

Первая буква индекса указывает на тип заземления источника (T – «земля), получается, что в первых двух системах трансформаторная подстанция подключается к заземляющему контуру.

Что касается третьей (IT), то у нее источник питания заизолирован, либо же подключен к прибору, обеспечивающему высокое сопротивление (I – изоляция).

Вторая буква индекса указывает на тип заземления открытых участков сети. В системе TN (N — нейтраль) эти участки соединены с нейтральным проводником источника, подключенного к заземляющему контуру (глухое заземление нейтрали).

Для соединения оборудования и приборов используются рабочий (N) и защитный (PE) нулевые проводники.

Что касается двух других систем – TT и IT, то второй буквенный индекс указывает на то, что открытые участки сети, оборудование и приборы заземляются своим отдельным контуром.

Читайте также:

В свою очередь система TN делится на подсистемы, их три – TN-C, TN-S, TN-C-S.

Различия между ними сводятся к использованию разных защитных проводников, которыми потребители соединяются с нейтралью источника.

В подсистеме TN-C используется объединенный проводник (PEN), совмещающий в себе и рабочий, и защитный «нуль». Эта подсистема является уже устаревшей, поэтому при укладке новых электросетей она не используется.

Подсистема TN-S отличается тем, что у нее рабочий и защитный «нули» — это разные проводники. То есть, к нейтрали подключается N-проводник, а к заземляющему контуру – PE-проводник, хоть они совмещены на источнике питания.

Третья подсистема – TN-C-S является промежуточным звеном между первыми двумя подсистемами. У нее от нейтрали отходит PEN-проводник, то есть нулевые проводники объединены, но на определенном участке сети они разделяются и к потребителям подходит отдельно рабочий и защитный «нули». После разделения защитный «нуль» дополнительно заземляется.

Более подробно о системах заземления, их достоинствах и недостатках можно почитать здесь https://elektrikexpert.ru/sistemy-zazemlenij.html.

Требования, выдвигаемые заземлению достаточно серьезные. Ведь оно должно обеспечить отвод опасного напряжения с прибора или оборудования в случае пробоя.

Заземление в обязательном порядке делается для сетей, в которых напряжение выше 42 В переменного тока или 110 В – постоянного тока.

Поэтому при проектировании должны правильно подбираться части сети и оборудования, которые подлежат обязательному заземлению, осуществляться контроль за тем, чтобы заземляющая цепь нигде не прерывалась.

Серьезно подходят и к выбору проводников, их сечение должно обеспечивать соответствующую пропускную способность.

Все требования, которые выдвигаются системам заземления прописаны в ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

Здесь можно подробнее узнать, как сделать заземление в частном доме.

Зануление

А теперь по занулению. В определении этого термина указывается, что зануление – преднамеренное соединение токопроводящих, но не находящихся под напряжением, элементов приборов и оборудования с глухозаземленной нейтралью (трехфазные трансформаторы), выводом источника тока (однофазный трансформатор), средней точкой источника, подающего постоянный ток.

То есть, корпус любого прибора, подключенного к сети, должен быть дополнительно соединен с нейтралью источника питания.

Для систем TT и IT зануление не применяется, поскольку для заземления потребителей используется отдельный контур.

Читайте также:

Для создания зануления используется нулевой защитный проводник (PE), который соединяется с нейтралью источника.

Но в ПУЭ сразу же дается пояснение, что в качестве защитного проводника может использоваться и рабочий (N), что подразумевает, что для создания зануления может использоваться и PEN-проводник.

В чем их отличие?

Получается, что зануление, по сути, это то же заземление, сделанное по системе ТN, но если рассматривать более подробно, то разница между ними есть.

Первое, это то, что при заземлении совмещенный нулевой PEN-проводник (системы TN-C и TN-C-S) и PE-проводник (система TN-S) выступают в качестве посредника между приборами и заземляющим контуром трансформатора.

То есть, имеется источник питания, возле которого закопан контур и вместе они соединены.

Проводка от источника идет на потребитель (помещение), где она разветвляется, чтобы обеспечить запитку всех электроприборов и оборудования.

Чтобы заземлить эти приборы (обеспечить защиту), используется та же проводка, а именно нулевые проводники, и контур трансформатора.

Читайте также:

А вот при занулении выполняется соединение не с контуром, а непосредственно с нейтральным проводником трансформатора.

А поскольку в обоих случаях используется один проводник — нулевой (в совмещенном – PEN-проводник, в разделенном – РЕ-проводник), то в конструктивном плане заземление и зануление – одно и то же.

Второе, каждый из них работает по-разному, хоть и конструкция – одинакова.

В случае с заземлением, при появлении опасного потенциала на незакрытых участках сети, он будет отводиться в землю посредством заземляющего контура, обладающего высоким сопротивлением.

Зануление же работает с точностью до наоборот. При соприкосновении фазы с корпусом, подключенным к нулевому проводнику, происходит резкое возрастание силы тока в следствие малого сопротивления, то есть происходит короткое замыкание, в результате которого срабатывают автоматические выключатели, устройства защитного отключения, либо же плавятся предохранители.

Вот и получается, что заземление и зануление в техническом плане – одно и то же, но обеспечивают они защиту по-разному.

В целом же, обе они направлены на обеспечение максимальной защиты человека от возможного поражения электрическим током при пробое фазы на нуль, и дополняют друг друга.

Особенности создания заземления и зануления

Теперь о том, как все выглядит на деле. При создании подсистемы TN-C-S совмещенный нулевой проводник (PEN) тянется от трансформатора к помещению.

В вводном распределительном устройстве (ВРУ) происходит разделение его на N и PE-проводники. На конечный потребитель при этом доходит три провода – фаза, рабочий и защитный нули.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Как заземлить стиральную машину.

При подключении прибора получается, что посредством PE-проводника он соединяется с PEN-проводником, который является и соединителем с заземляющим контуром, и глухозаземленной нейтралью.

Примерно то же происходит и в подсистеме TN-S с той лишь разницей, что заземление и зануление осуществляется разделенными нулевыми проводниками.

То есть в этих двух подсистемах создавая заземление, автоматически выполняется и зануление.

А вот в системе TN-C этого не происходит. Дело в том, что в ней используется PEN-проводник, который не расщепляется на вводе.

Получается, что к конечному потребителю доходит только два провода – фаза и рабочий ноль, а защитного РЕ-проводника – нет, по сути, конечный потребитель не заземлен.

Поэтому и создается зануление – соединение корпусов потребителей с нулевым рабочим проводником.

Если в вышеуказанных подсистемах создавая заземление сразу же появляется и зануление, то в этой его приходится создавать отдельно.

В данном случае зануление является альтернативой заземлению, чтобы обеспечить хоть какую-то защиту.

Поэтому TN-C считается устаревшей, поскольку она не обеспечивает должную безопасность.

Часто возникает вопрос – зачем вообще нужно зануление, ведь заземления считается более безопасной системой.

Моделируем ситуацию: произошел пробой фазы на корпус. Заземление обеспечило отвод большей части напряжения в землю, но часть его все же осталась на корпусе, при этом произойдет повышение значения тока, хоть и незначительно.

Это не опасно для человека, но может привести к неприятным последствиям. Поскольку из-за отсутствия зануления не произойдет сильного скачка тока, то защитные средства просто не сработают, и поврежденный участок не отключиться.

Читайте также:

В результате возможно повреждение оборудования или участка электросети, возникновение пожара.

Получается, что зануление и заземление дополняют друг друга, первый делает отключение поврежденного участка цепи, а второй нейтрализует негативные последствия возникшего КЗ в сети, обеспечивая максимально возможную защиту от поражения электрически током.

Часто указывается, что в системах TN-S и TN-C-S зануление не делается. И это так, но только частично. Ведь согласно изложенному, создавая заземление, делаем сразу и зануление. И только у TN-C зануление – отдельный вид работ.

Отсюда можно сразу и судить, где используется зануление, а где нет. Присутствует оно везде, где используется система TN. Но если в старых постройках его приходилось создавать отдельно, то в новых зданиях оно делается в процессе монтажа заземления.

Читайте по теме — способы защиты электроприборов от поломки.

Tags: Электрический ток

Зануление и заземление — в чем разница

Главное требование к любому электробытовому прибору — безопасность эксплуатации. Особенно это касается техники, контактирующей с водой. При отсутствии дополнительной защиты даже небольшая проблема с электропроводкой (прожог изоляционного слоя, пробивка между витками двигателя) опасны. На корпусе неисправного прибора появляется электрический потенциал. В этом случае человека или животное, прикоснувшихся к корпусу, может ударить током. Чтобы избежать этого, разработаны такие способы защиты, как зануление и заземление.

Содержание

• Задачи заземления
• Техническое исполнение систем заземления
  • Система TN
  • Система TT
  • Система IT
• Зануление
• Отличие заземления от нуля
• Нужно ли делать зануление в квартире
• Требования к заземлению и занулению

Задачи заземления

Искусственно созданный контакт между электроустановкой и землей называется заземлением. Его задача — понизить напряжение на корпусе устройства до безопасного для живых существ уровня. При этом большая часть тока отводится в грунт. Чтобы заземлительная система работала эффективно, ее сопротивление должно быть значительно ниже, чем на остальных участках цепи. Такое требование основывается на свойстве электрического тока всегда выбирать наименьшее сопротивление на своем пути.

Обратите внимание! Заземление используется исключительно в электросетях с изолированной нейтралью.

Тока замыкания иногда недостаточно при использовании заземлителя с относительно высоким для реакции защитных устройств сопротивлением. Поэтому еще одна задача заземлительной системы — рост аварийного тока замыкания.

Типы заземляющих устройств:

1. Молниезащитные. Отводят импульсные токи, поступающие в систему в результате ударов молнии. Используются в молниеотводах и разрядниках.
2. Рабочие. Предназначены для поддержания нормальной работоспособности электрических установок. Используются как в обычных, так и в аварийных ситуациях.
3. Защитные. Защищают людей и животных от поражения током, проходящим по металлическим предметам в случае пробоя фазовых проводников.

Устройства заземления бывают естественными и искусственными:

1. К естественным относят металлические изделия, основная функция которых не заключается в отводе тока в землю. К таким заземлителям относятся трубопроводы, железобетонные элементы зданий, обсадные магистрали и т.п.
2. Искусственные заземлители — системы, созданные специально для отвода тока. Это стальные полосы, трубы, уголки и другие металлические элементы.

Для заземлительной системы нельзя использовать трубы, предназначенные для транспортировки горючих веществ (как газов, так и жидкостей), алюминиевые детали, кабельные оболочки. Также не подходят для этой цели предметы, покрытые антикоррозийным изоляционным слоем. Запрещено использовать как заземляющие проводники трубы водопровода и отопления.

Техническое исполнение систем заземления

Существует несколько схем соединения с разным составом защитных и рабочих проводников:

• TN-C;
• TN-C-S;
• TT;
• IT.

На разновидность заземления указывает первая буква в обозначении:

• I — токоведущие элементы не касаются грунта;
• T — нейтраль источника электропитания заземлена.

Способ заземления открытых проводников определяется по второй букве:

• N — прямой контакт между местом заземления и источником питания;
• T — прямая связь с грунтом.

После дефиса стоят буквы, указывающие на метод функционирования защитного PE и рабочего N нулевых проводников:

S — работа проводников обеспечивается единственным PEN-проводником;

C — имеется несколько проводников.

Система TN

Заземление разновидности TN включает подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S. Самая старая из этих подсистем — TN-C — применяется в 3-фазных четырехпроводных и 1-фазных двухпроводных электросетях. Такие сети обычно есть в старых строениях. При всей своей простоте и относительно невысокой стоимости система не обеспечивает достаточного уровня безопасности, а потому в новостройках не используется.

Подсистема TN-C-S применяется при реновациях старых зданий. Она актуальна там, где рабочий и защитный проводники объединены на вводе. Использование TN-C-S необходимо для реконструкции системы, когда в старом строении устанавливается компьютерное или телекоммуникационное оборудование. Данное заземление представляет собой переходный тип между TN-C и самой современной подсистемой — TN-S. TN-C-S — относительно безопасная и доступная финансово заземлительная схема.

Отличием подсистемы TN-S от других типов такого оборудования является местонахождение рабочего и нулевого проводников. Они установлены по отдельности, при этом нулевой защитный PE-проводник объединяет все имеющиеся токопроводящие элементы электрической установки. Во избежание дублирования создают трансформаторную подстанцию, оснащенную основным заземлением. Дополнительное преимущество подстанции состоит в возможности уменьшить протяженность проводника, идущего от входа кабеля в оборудование до заземлителя.

Система TT

В данной системе заземления токоведущие открытые элементы непосредственно контактируют с грунтом. При этом электроды не зависят от заземлительного устройства нейтрали подстанции. TT применяется, когда по техническим причинам нельзя построить систему TN.

Система IT

В этой системе нейтраль источника питания не касается земли или заземляется с помощью электроустановки с повышенным сопротивлением. Схема популярна в ситуациях, когда необходимо подключение чувствительной аппаратуры (больницы, лаборатории и т.п.).

Зануление

Процесс зануления состоит в объединении металлических элементов, не находящихся под напряжением с заземленной нейтралью понижающего источника 3-фазного тока. Также используют заземленный вывод генератора 1-фазного тока. Зануление используется с целью провоцирования короткого замыкания в случае пробоя изоляционного слоя или проникновения тока на нетоковедущий элемент оборудования. Смысл возникновения короткого замыкания в том, что после этого срабатывает автомат-выключатель, перегорают плавкие предохранители или включаются другие защитные средства. Зануление используется в электрических установках с глухозаземленной нейтралью.

Если установить на линию устройство защитного отключения, оно будет срабатывать из-за разницы сил тока на фазе и нуле. Установленный в дополнение к УЗО автомат-выключатель позволит срабатывать обоим устройствам в случае пробоя или же подключать наиболее быстро подключающийся элемент защиты.

При монтаже зануления следует иметь в виду, что короткое замыкание должно приводить к оплавлению предохранителя или отключению выключателя-автомата. Если этого не произойдет, свободное течение тока замыкания по электроцепи станет причиной появления напряжения на всех зануленных предметах, а не только на месте пробоя. Показатель напряжения — произведение сопротивления нуля на ток замыкания, что очень опасно при ударе током живого существа.

Необходимо внимательно следить за исправным состоянием нулевого проводника. При его обрыве возникает напряжение на всех зануленных элементах, поскольку они автоматически входят в контакт с фазой. По этой причине запрещена установка на нулевой проводник любых защитных устройств (помимо выключателей и предохранителей), из-за которых происходит разрыв при срабатывании.

Чтобы снизить опасность удара током при обрыве нулевого проводника, каждые 200 метров линии создаются дополнительные заземления, как и на концевых и вводных опорах. Уровень сопротивления на каждом новом заземлителе не должен быть выше 30 Ом.

Отличие заземления от нуля

Главной разницей между заземлением и занулением является назначение систем. Заземление нужно, чтобы быстро понизить напряжение до приемлемого уровня. Задача зануления — полностью отключить ток на участке, где возник пробой на корпус или другой нетоковедущий элемент. Зануление связано с уменьшением потенциала корпуса в период между замыканием и отключением подачи электричества.

В новостройках зануление не используют. В новых зданиях прокладывают 3-проводный кабель с фазой, нулем и землей (1-фазная система) или 5-проводный кабель (три фазы, ноль и земля) в 3-фазной системе. Чаще всего используется схема TN-S, но встречается и TN-C-S.

Нужно ли делать зануление в квартире

Применять зануление в целях защиты жильцов и электроустановок в квартире не стоит — бывают ситуации, когда холодильник (или другой прибор) занулен, и при этом случается пробой тока. Также нередко встречается некорректно выполненный электромонтаж (электрик ведь мог и перепутать провода и вместо нуля подключил фазу). В таких случаях бытовая техника выходит из строя еще до того, как сработает автомат-выключатель.

Установка устройства защитного отключения, дифференциального автомата или автомата-выключателя необходима только вместе с занулением.

Требования к заземлению и занулению

Все электроустановки и цепи, оснащенные изоляцией нулевого провода, нуждаются в монтаже защитной системы (занулении или заземлении).

Существует несколько правил, которых следует придерживаться при создании защитной системы:

1. Зануление необходимо делать для установок с глухозаземленным проводником мощностью до 1000 вольт. Заземление в подобных системах не делают.
2. Зануление следует снабжать трансформатором на 380 вольт. В зануленной системе вторичное напряжение не должно превышать 380 вольт, а понижающее — 42 вольт.
3. При занулении допускается подключение от разделяющего трансформатора лишь к одному потребителю электроэнергии. Номинал тока защитного устройства — до 15 ампер. Зануление или заземление вторичной обмотки не допускается.
4. При заземлении нуля в 3-фазной электроцепи нужно ставить защиту от пробоя тока. Монтировать ее в нулевом проводнике или фазе от нижнего напряжения.
5. Защитное заземление или зануление необходимо создавать на расположенных на улице установках, а также в особо опасных условиях работы. Номинал напряжения составляет 42 вольта (переменный ток) или 110 вольт (постоянный ток).
6. Для напряжения выше 380 вольт (постоянный ток) и 440 вольт (переменный ток) защита необходима вне зависимости от других условий.

Заземлению подлежат:

• корпуса электрических установок;
• приводы оборудования;
• каркасные части и металлоконструкции распредшкафов и щитов;
• вторичные трансформаторные обмотки;
• стальные кабельные оболочки;
• шинопроводы;
• тросы;
• металлические трубы для проводки;
• электрооборудование, установленное на движущихся элементах.

Что касается жилья, зануление и заземление необходимо для электрической бытовой техники мощностью более 1300 ватт. Заземлению для выравнивания потенциалов подлежат такие металлические изделия, как ванны и душевые поддоны, подвесные потолки.

Чтобы заземлить кондиционеры, электрические плиты или подобные им потребители электричества мощностью свыше 1300 ватт, используют выделенный проводник. Его следует соединить с нулем электросети.

Обратите внимание! Сечения фазного и нулевого проводника должны быть одинаковыми.

Подробный список электроустановок, на которых необходима защита путем заземления или зануления, указаны в Правилах устройства электроустановок. ПУЭ — официальный документ, в нем прописаны все нормативы. Документ также устанавливает перечень оборудования, для которого защита необязательна.

Создание системы заземления и зануления крайне важно, от этого зависит безопасность людей и сохранение имущества. Поэтому цена ошибки велика. Рекомендуется поручать эту работу только квалифицированным работникам.

5 Различия между заземлением и заземлением

Дом Физика 5 Различия между заземлением и заземлением

Электрическое заземление выполняется путем соединения обесточенного оборудования системы электроснабжения с землей. Заземление похоже на заземление, но не обязательно связано с реальной землей, но может быть связано с нулевым потенциалом по отношению к другим точкам цепи. Таким образом, в основном заземление и заземление почти одной и той же концепции применяются немного по-разному. В этой статье мы рассмотрим 8 различий между заземлением и заземлением.

Electrical system with earthingElectrical system without earthing

Difference between earthing and grounding

Sr.No	EARTHING	GROUNDING
Usage	Used in the International electrotechnical commission( стандарты МЭК). Проверьте:  IEC  60364	Обычно используется как альтернатива заземлению.
Концепция	Нейтральная часть системы снабжения подключена к земле (которая имеет нулевой потенциал).	Заземление может использоваться для обозначения соединения с контрольной точкой, которая имеет нулевой потенциал по отношению к другим точкам цепи.
Типы	• Заземление нейтрали : Нейтраль системы напрямую соединена с землей с помощью провода GI. Его также называют системным заземлением. • Заземление оборудования : Они предназначены для электрического оборудования. Обесточенная часть оборудования, как и их металлический каркас, соединена с землей с помощью токопроводящего провода.	• Система с глухим заземлением : Обычно используется в промышленных, коммерческих и институциональных системах распределения электроэнергии. • Резистивное заземление : Резистивное заземление делится на два типа; Высокое сопротивление : Они используются в малых и средних промышленных приложениях, где требуется непрерывная работа в условиях неисправности. Заземление с низким сопротивлением : Выполняется путем подключения небольшого сопротивления к заземляющему проводнику или стержню. Он в основном используется для нагрузки, которая подключена к источнику питания ниже 220 В. • Реактивное заземление : В этом методе реактор подключается между нейтралью и землей, и величина тока замыкания на землю может быть уменьшена путем изменения реактивного сопротивления. • Резонансное заземление : В этом методе компания Peterson разработала катушку, которая может ограничивать ток замыкания на землю в подземной трехфазной системе.
Безопасность	Земля используется для защиты тела человека в таких условиях, как короткое замыкание, путем выброса электрической энергии на землю.	Заземление используется для защиты электрооборудования от скачков напряжения, накопления статического электричества и т. д. Заземление обеспечивает эффективный обратный путь от машины к источнику питания.
Рабочий	Они достигаются за счет соединения металлической системы с Землей.	Они обеспечивают альтернативный безопасный путь обратного тока на землю в случае неисправности. Это электрический путь вокруг электрической системы вашего дома для защиты от высокого напряжения, возникающего в линиях.

Разница между заземлением и заземлением

См. Также

• Использование резисторов
• Разница между двигателем и генератором
• 20 типов батареи
• 20 Типы батареи
• 20 типов.

  Предыдущая статьяОпределение целых чисел, примеры

  Следующая статья10 Различия между реакциями окисления и восстановления

  Поиск

  DewWool Видео дня

  Поддержите нас

  Мы хотим сделать науку интересной и в то же время бесплатной! Ваш вклад в эту страницу поможет нам донести качественный контент до детей, которые больше всего в нем нуждаются. Если вам нравится, что мы делаем, и вы хотите поддержать нас, вы можете посетить нашу страницу пожертвований ko-fi на www.ko-fi.com/dewwool.

  Категории

  • Анимация
  • Биология
  • Блог
  • Химия
    • Органическая химия
  • Математика
  • Физика
    • Оптика и акустика
  • Викторина
  • Без категории
  • Рабочие листы

  Комикс дня

  Архивы

  Архивы Выбрать месяц Октябрь 2022 г. Август 2022 г. Июль 2022 г. Июнь 2022 г. Май 2022 г. Апрель 2022 г. Март 2022 г. Январь 2022 г. Декабрь 2021 г. Ноябрь 2021 г. Октябрь 2021 г. Сентябрь 2021 г. Август 2021 г. август 2020 г. июль 2020 г. июнь 2020 г. май 2020 г. март 2020 г.

  Последние сообщения

  Рабочий лист вычитания с картинками

  администратор — 20 октября 2022 г. 0

  В этой статье мы представляем рабочие листы на тему «вычитание» с картинками. Картинка может сказать тысячу слов, она может помочь учащимся…

  Рабочий лист по вычитанию, 1-й год

  администратор — 19 октября 2022 г. 0

  В этой статье мы представляем рабочие листы по вычитанию для учащихся 1 класса. Мы рассмотрим рабочие листы по вычитанию на основе изображений, которые подходят для учащихся 1-го класса. Мы…

  Рабочий лист вычитания с заимствованием | Бесплатные PDF-файлы

  администратор — 19 октября 2022 г. 0

  В этой статье мы представляем рабочие листы по вычитанию, которые включают концепцию заимствования. Заимствование также известно под другим названием перегруппировка. Эта концепция…

  САМЫЕ ПОПУЛЯРНЫЕ

  Загрузить еще

  Понимание различий между соединением, заземлением и заземлением

  Важность соединения и заземления в коммерческих, промышленных и общественных зданиях невозможно переоценить. Цепи заземления машин должны иметь эффективный обратный путь от машин к источнику питания, чтобы функционировать должным образом. Кроме того, металлические компоненты объекта, не являющиеся токоведущими, такие как шкафы для оборудования, ограждения и конструкционная сталь, должны быть электрически соединены, чтобы между ними не могло существовать потенциала напряжения. Преимуществ для владельца здания много: максимальная защита оборудования, устранение потенциальной опасности поражения электрическим током, увеличение времени безотказной работы и снижение затрат за счет отказа от дорогостоящего обслуживания оборудования. Однако могут возникнуть проблемы, когда такие термины, как «соединение», «заземление» и «заземление» взаимозаменяемы или перепутаны в определенных ситуациях.

  Заземление – это крепление связанной металлической системы к земле, как правило, с помощью заземляющих стержней или других подходящих заземляющих электродов. NEC запрещает заземление через изолированные заземляющие стержни как единственный способ заземления оборудования. Тем не менее, некоторые производители чувствительного оборудования на самом деле поощряют эту практику в своих руководствах по установке, чтобы уменьшить количество обращений в службу поддержки, связанных с ошибками и перезагрузкой машины, по принципу «не обнаружено проблем».

  Иллюстрация

  Понимание различий между соединением/заземлением и заземлением лучше всего проиллюстрировано на примере. Производитель литых компонентов заменял неисправные печатные платы на станке с числовым программным управлением (ЧПУ). После грозы система самодиагностики машины время от времени регистрировала проблему с компонентом. Машина не запускалась, задерживая дневной производственный цикл. Специалисты завода по электронике определили и заменили неисправные печатные платы, а затем вернули станок с ЧПУ в эксплуатацию. Однако каждое происшествие обходилось в тысячи долларов в виде ремонта и производственных потерь.

  Призванный устранить проблему, персонал инженерно-технической службы крупного производителя электрораспределительного оборудования заметил, что, хотя завод заземлил станок с ЧПУ в соответствии с руководством по установке производителя, заземление явно нарушало NEC. Это кажущееся противоречие демонстрирует тревожный факт: некоторые методы заземления, предназначенные для уменьшения ошибок данных в чувствительных машинах, могут на самом деле нарушать правила и стандарты заземления, вызывая повреждение оборудования и создавая угрозы безопасности. Также важно отметить, что противоречащие друг другу требования можно преодолеть, но ни в коем случае не ставя под угрозу безопасность сотрудников.

  Ключевые понятия и термины

  Понимание разницы между соединением/заземлением и заземлением требует неявного понимания нескольких важных понятий и терминов, в том числе изложенных ниже.

  Безопасное заземление и эксплуатация машины

  Проблема, с которой столкнулась установка в примере, не является редкостью. Производители чувствительных машин обнаружили, что изолированные заземляющие стержни могут уменьшить количество неприятных проблем, таких как перезагрузка, ошибки данных и периодические отключения. Это снижение связано с уменьшением количества переходных процессов напряжения или «шума» на заземляющем стержне по сравнению с обычной системой заземления здания. Из-за уменьшения ошибок данных, связанных с заземляющим стержнем, некоторые производители включают изолированные заземляющие стержни в свои инструкции по установке. Некоторые даже подразумевают, что гарантия на машину не будет соблюдаться, если заземляющий стержень не установлен.

  Однако во время грозы или замыкания на землю изолированный заземляющий стержень становится помехой, создавая потенциальную опасность поражения электрическим током для сотрудников и повышения напряжения на чувствительных компонентах машины. На рис. 1 показаны чрезвычайно большие переходные напряжения, которые могут возникать между управляемыми заземляющими стержнями из-за токов молнии и сопротивления заземления. Хотя замыкания на землю в самой машине могут не потреблять достаточного тока для срабатывания устройств защиты от перегрузки по току, они могут создавать потенциальную опасность прикосновения для сотрудников.

  Статья 250.54 NEC 2008 г. конкретно запрещает использование изолированных заземляющих стержней или заземления в качестве единственного средства заземления оборудования, хотя некоторые использовали другие разделы NEC для оправдания этой практики. «Справочник NEC» содержит следующий комментарий, связанный со ст. 250.6 (нежелательные токи):

  «Увеличение использования электронных средств управления и компьютерного оборудования, чувствительных к блуждающим токам, заставило проектировщиков установок искать способы изолировать электронное оборудование от воздействия таких блуждающих токов. Блуждающие токи по проводникам заземления оборудования, металлическим желобам и строительной стали создают разность потенциалов между землей и нейтралью электронного оборудования.

  «Решение, часто рекомендуемое неопытными людьми, состоит в том, чтобы изолировать электронное оборудование от всего другого силового оборудования, отключив его от заземления силового оборудования. В этом корректирующем действии средства заземления оборудования удаляются или в металлическую систему кабельных каналов устанавливаются неметаллические прокладки, что противоречит фундаментальным принципам безопасного заземления, предусмотренным в требованиях Ст. 250. Затем электронное оборудование заземляется на заземление, изолированное от общего заземления энергосистемы. Изоляция оборудования таким образом создает разность потенциалов, которая представляет опасность поражения электрическим током. Ошибка усугубляется тем, что такая изоляция не обеспечивает обратного пути защиты от замыкания на землю с низким импедансом к источнику питания, который необходим для срабатывания устройства защиты от перегрузки по току».

  Соединение/заземление по сравнению с заземлением

  Изолированные соединения с землей не требуются для чувствительной работы машины. Проблемы возникают, когда путают соединение/заземление оборудования и заземление. В США термин «заземление» используется для обозначения как минимум пяти или более систем, связанных с заземлением, включая:

  • Тип системы.  Это относится к средствам, с помощью которых устанавливаются отношения напряжения источника питания. Источники питания делятся на четыре основные категории: трансформаторы, генераторы, электростанции и статические преобразователи энергии. Эти системы могут быть сконфигурированы по схеме «звезда» или «треугольник», а средства, с помощью которых они взаимодействуют с системой заземления, определяют тип системы. Наиболее распространенным типом трехфазной системы является жестко заземленная звезда, которая устанавливается путем подключения проводника с надлежащим номиналом (также известного как основная или системная соединительная перемычка) от клеммы X0 источника (обычно трансформатора) к системе заземления. .

  • Заземление оборудования (соединение). Лучшим способом заземления оборудования является прокладка заземляющего проводника подходящего сечения по тому же маршруту, что и силовой и нулевой проводники, от источника к машине. NEC разрешает использование металлических кабелепроводов и других заменителей, но некоторые отраслевые эксперты считают, что эти системы менее эффективны и их следует избегать.

  • Электрод заземления (заземление). Этот термин относится к методу, с помощью которого система заземления объекта подключается и соотносится с землей. Наиболее распространенным заземляющим электродом для небольших объектов является металлический заземляющий стержень, но системы заземления для больших зданий могут и должны быть более сложными и включать в себя средства для периодической проверки и проверки этих систем. Система заземляющих электродов, закопанная в землю или забетонированная, а затем забытая, часто является источником растущих проблем по мере старения здания и износа заземляющих электродов.

  • Борьба с молнией. На некоторых объектах используются молниеприемники (также известные как молниеотводы) для направления ударов молнии в сторону от силового оборудования, но эти устройства часто подключаются к системе заземления таким образом, что имеют противоположный эффект — непреднамеренное попадание энергии молнии в конструкции объекта. сталь, обмотки низковольтных трансформаторов, а впоследствии и чувствительные строительные нагрузки.

  • Сигнально-опорное заземление. Чувствительные электронные машины полагаются на систему заземления для эталона сигналов малой амплитуды. Поэтому часто бывает важно обеспечить несколько путей заземления, а не полагаться на один заземляющий провод оборудования между источником питания и чувствительной нагрузкой. Это гарантирует, что паразитные напряжения в системе заземления поддерживаются значительно ниже уровня, при котором их можно спутать с чувствительными эталонными сигналами машин. Лучшим руководством по заземлению эталонного сигнала является стандарт IEEE 1100-2006 «Рекомендуемая практика по питанию и заземлению электронного оборудования».

  Обратите внимание, что заземление не требуется для чувствительной работы машины. Современные самолеты, например, оснащены чувствительными компьютерами и электронными устройствами, которые правильно работают без привязки к земле. Они опираются на связанную металлическую систему — каркас самолета, обшивку, несущие конструкции, кабелепроводы и заземляющие проводники — которые служат в качестве эталона заземления. Если в этой связанной системе повышается напряжение по отношению к земле, все машины на борту испытают это увеличение вместе. Конечным результатом является то, что машины не видят разности потенциалов напряжения по отношению друг к другу. Как только самолет приземлится, любой потенциал напряжения между самолетом и землей должен быть разряжен электродом, который обходит резиновые шины.

  Решение проблемы

  Немедленным решением проблемы с незаконным заземляющим стержнем на примере завода (рис. 2 ) было устранение опасности поражения электрическим током. Это было сделано путем подключения заземляющего проводника (1/0 медь) от заземляющего стержня к ближайшей части системы заземления здания — в данном случае к конструкционной стали. Это соединение устранило потенциал удара во время грозы за счет уменьшения сопротивления между заземляющим стержнем и системой заземления здания.

  Следующим шагом было устранение ошибок проводки и установка заземляющего провода от источника к станку с ЧПУ ( Рис. 3 ). Основная причина того, что изолированный заземляющий стержень был эффективным для уменьшения эксплуатационных проблем, заключалась в том, что связанная система здания испытывала переходные процессы напряжения, наложенные на нее из-за ошибок в проводке. Одной из распространенных ошибок является неправильное подключение нейтральных проводов к заземляющим шинам или заземляющих проводов к нейтральным шинам. Эта ошибка позволяет току нейтрали протекать по объединенной системе, тем самым создавая переходные процессы напряжения. Нейтральные провода разрешается подключать к объединенной системе только на служебном входе или на понижающем трансформаторе (который NEC называет отдельно выведенным источником). Обратите внимание на рис. 2, что перед станком с ЧПУ на заводе были установлены регулятор напряжения и устройство шумоподавления. Эти устройства часто применяются для решения неприятных эксплуатационных проблем, вызванных переходными процессами наземной системы. Однако устройства подавления не являются панацеей. На самом деле, иногда в них нет необходимости, если сначала устраняются проблемы с проводкой и заземлением.

  После того, как ложный заземляющий стержень был подключен к остальной части связанной системы, необходимо было решить эксплуатационные вопросы, что включало исправление ошибок проводки, выявленных при осмотре места. Для объекта в качестве примера этих шагов было достаточно. В других ситуациях вам следует обратиться к следующему контрольному списку:

  1.  Подсоедините заземляющий стержень к соединенной системе и установите заземляющий провод от источника питания к чувствительной нагрузке, чтобы устранить угрозу безопасности и обеспечить эффективное заземление. путь возврата неисправности.

  2.  Исправьте ошибки проводки и заземления в системе питания, обслуживающей чувствительную машину.

  3.  Установите понижающий трансформатор (т. е. отдельно взятый источник) для обслуживания только технологического оборудования. Подключите новую нейтраль к точке заземления на стороне нагрузки трансформатора.

  4.  Любые оставшиеся проблемы в работе, вероятно, вызваны коммуникационными контурами заземления. Контуры заземления, возникающие из-за коммуникационных проводов между чувствительными машинами, питающимися от разных источников питания, могут потребовать более сложных схем коррекции, таких как оптическая изоляция.

  Переходим к следующему шагу

  Таким образом, завод в примере установил обрабатывающий станок с ЧПУ в соответствии с рекомендациями производителя. К сожалению, эти рекомендации включали требование, чтобы отдельный заземляющий стержень служил единственным средством заземления оборудования.

  Хотя эта практика может уменьшить количество ошибок данных в чувствительных технологических машинах, она нарушает NEC, создает опасность поражения электрическим током для сотрудников и вызывает разность потенциалов, которая может повредить чувствительные электронные компоненты.

  Инженеры-электрики и подрядчики могут помочь клиентам избежать подобных ситуаций, предоставив упреждающие консультации в этой области. Для начала лучше всего собрать как можно больше информации — с NEC 2008, семинаров/конференций, от проверенных производителей электрооборудования и из онлайн-источников. Обладая этими знаниями, у вас есть еще одна причина обратиться к клиенту и решить критически важный вопрос.

  Рэй, P.E., директор Schneider Electric Square D Engineering Services, Роли, Северная Каролина. С ним можно связаться по телефону [email protected] . Уотерер является научным сотрудником инженерной службы Square D Engineering Services Schneider Electric, Норкросс, Джорджия.