Чем отличается заземление от зануления и как это работает на самом деле

Коротко о разнице

Обе меры решают одну задачу — убрать опасный потенциал с корпуса прибора и заставить защиту отключить повреждённую линию. Отличаются они путём, по которому уходит аварийная энергия.

• Защитное заземление. Ток повреждения уходит в землю через локальный заземлитель. Так работают системы TT и IT.
• Зануление. Ток возвращается к нейтрали трансформатора по защитному проводнику и вызывает срабатывание автоматического выключателя или плавкой вставки. Так работает система TN.

В этом и состоит отличие заземления от зануления — защита опирается либо на грунт, либо на обратную цепь до трансформатора.

Что такое заземление

Защитное заземление — это преднамеренное соединение металлических частей оборудования, которые в норме не находятся под напряжением, с заземляющим устройством. Проще говоря, корпус соединён с землёй через отдельный проводник. Заземление корпуса нужно, чтобы при пробое изоляции напряжение прикосновения снизилось до безопасного уровня и человек не получил поражения током.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя — того, что имеет контакт с землёй физически, — и проводников до электроустановки. Через него потенциал уходит в землю, а не остаётся на корпусе. Заземление корпуса работает только вместе с остальной схемой — одного проводника мало. Современное описание шире: сюда входят защитные проводники, само заземляющее устройство, уравнивание потенциалов и связь с отключающими аппаратами в конкретной системе (cenerg.ru).

Что такое зануление и почему термин устарел

Классическое определение простое. Зануление — соединение корпуса с нулевым защитным проводником, чтобы пробой превратился в короткое замыкание и вызвал отключение автомата. Формально этим отличие заземления от зануления и исчерпывается.

Но вот что важнее определения:

«В современной редакции ПУЭ (7-е изд.) термин „зануление“ применяется ограниченно. Вместо него используется понятие защитного заземления в системах типа TN, что соответствует международной классификации IEC 60364 и российской серии ГОСТ Р 50571». — inner.su

Практикующие электрики формулируют то же самое иначе: в бытовой электрике безопаснее мыслить не словом «занулить», а системой — PE, N, PEN, автоматическое отключение питания, УЗО, дифавтоматы, уравнивание потенциалов и архитектура щита (electrikman.ru).

Поэтому вопрос «заземление или зануление» некорректен. Правильный вопрос — какую систему заземления заложили в вашем доме.

Принцип работы: почему защита срабатывает — и когда не срабатывает

Принцип здесь тоньше, чем кажется. Само по себе соединение корпуса с защитным проводником ничего не гарантирует: нужен ток короткого замыкания достаточной величины.

Разбор из публикации rlocman.ru на типовом примере — розеточная линия медным кабелем 2,5 мм² под автоматом 16 А:

1. У автоматического выключателя два расцепителя: электромагнитный отключает мгновенно, тепловое реле — медленно.
2. По действующим стандартам электромагнитный расцепитель обязан гарантированно сработать при токе, превышающем номинал более чем в пять раз. Для автомата 16 А это 80 А.
3. Если ток замыкания оказался меньше 80 А, мгновенного отключения не будет. Работает тепловое реле, и его нагрев занимает от нескольких минут до нескольких часов.
4. Всё это время корпус прибора остаётся под напряжением.

Почему она может оказаться мала: её ограничивает сопротивление цепи. Двадцать метров медного провода 2,5 мм² при удельном сопротивлении 6,8 мОм/м дают около 136 мОм, а с учётом клемм, скруток и прочих соединений в расчёт берут порядка 0,5 Ом.

Защита работает не потому, что провод подключён, а потому, что цепь обеспечивает нужный ток. Плохой контакт в щите превращает защиту в её видимость.

Системы TN-C, TN-C-S, TN-S и TT

Буквы показывают, как заземлён источник питания и как связаны с землёй открытые проводящие части.

В системе TT обязательное условие — устройство защитного отключения с током утечки 30 мА или менее. Причина та же: через грунт ток замыкания редко достигает величины, на которую отреагирует автомат, поэтому линию отключает УЗО по дифференциальному току.

PE, N и PEN: три проводника, которые путают

• N — рабочий нулевой проводник. В нормальном режиме несёт нагрузку.
• PE — защитный проводник. В норме тока не несёт, его работа начинается при аварии.
• PEN — совмещённый: выполняет обе функции сразу.

Именно совмещение делает PEN слабым местом схемы. По ПУЭ к его надёжности предъявляют особые требования: PEN запрещён в сечениях менее 10 мм² по меди и 16 мм² по алюминию — слишком высок риск обрыва (inner.su).

Точка, где все защитные проводники сходятся, называется главной заземляющей шиной. Её место — во вводном щите. К ГЗШ присоединяют защитные проводники и элементы уравнивания потенциалов.

Область применения: где что встречается

Старый жилой фонд. Двухпроводная разводка, система TN-C, отдельного PE в квартире нет. Розетка с заземляющим контактом здесь ничего не означает: контакт может быть ни к чему не подключён.

Новое строительство. Система TN-S, раздельные PE и N от подстанции до квартиры.

Частный дом. Обычно TN-C-S с разделением PEN на вводе либо TT с собственным контуром.

Промышленные объекты. Защитное заземление и зануление электроустановок здесь проектируют вместе с молниезащитой, а монтаж контура требует земляных работ: по ПУЭ обе системы объединяют в единую систему уравнивания потенциалов (inner-moscow.ru).

Отдельно про сферу применения зануления: по данным Т—Ж, зануление запрещено в жилых, общественных, административных и бытовых зданиях. Формулировка жёсткая и встречается не везде, но согласуется с тем, что современные нормы описывают защиту через системы TN, а не через отдельную меру «зануление».

Контур заземления и почему нет единой нормы сопротивления

Вопрос про допустимое сопротивление звучит чаще остальных, и ответ на него неудобный. Вот какие цифры называют источники:

Объяснение даёт cenerg.ru: цифры 4, 10, 30 или 50 Ом встречаются в требованиях к разным объектам и схемам, поэтому универсального сопротивления «для заземления» не существует. В системах TN значение имеют полное сопротивление цепи повреждения и время отключения, в TT — параметры заземлителя в связке с током срабатывания УЗО и допустимым напряжением, для IT действуют собственные условия.

Контур заземления в песке и в глине при одинаковой конструкции даёт разный результат — сопротивление заземляющего контура зависит от грунта. Устроен он обычно одинаково: вертикальные электроды, соединённые между собой горизонтальным проводником в замкнутый контур. Точки заземления оборудования подключают к нему через главную заземляющую шину, а не поодиночке.

Контур заземления частного дома обычно выносят за отмостку. Классическая схема из уголка или полосы требует земляных работ по периметру участка, модульно-штыревая с наращиваемыми стержнями — одной точки бурения.

Естественные заземлители: что можно, а что нельзя

Здесь источники на первый взгляд противоречат друг другу, и это сбивает с толку.

Можно. К естественным заземлителям относят металлические и железобетонные конструкции зданий, имеющие контакт с грунтом, обсадные трубы скважин и водопроводные трубы — кроме алюминиевых. Подключаться нужно минимум в двух точках (ezetek.ru).

Нельзя. Категорически запрещено заземлять оборудование на водопроводную систему и паровое отопление внутри помещения. Не годятся также трубопроводы горючих и взрывчатых газов и жидкостей, трубы с антикоррозийной изоляцией, канализация и трубы централизованного отопления.

Противоречия нет. Труба, проложенная в земле, может быть частью заземляющего устройства. Та же труба, но уже внутри дома, к системе электроснабжения отношения иметь не должна. Риск наглядный: человек одной рукой касается корпуса прибора, другой — батареи отопления, и оказывается частью цепи.

Опасные ошибки

• Перемычка N–PE в розетке или щите. Самый частый способ «сделать землю» в старой квартире и самый опасный. При обрыве PEN корпуса оборудования окажутся под фазным напряжением — подробнее это разобрано в материале про обрыв нуля и 380 В в розетке.
• Заземление на батарею или водопровод. Перенос потенциала ровно на то, за что берутся руками.
• Контур без измерений. Забить штыри в грунт мало: считать, что любой забитый штырь автоматически достаточен, — ошибка.
• Расчёт на то, что УЗО заменит заземление. УЗО реагирует на утечку и действительно спасает, но не заменяет отсутствующую защитную проводку и уравнивание потенциалов.
• Объединение PE и N после УЗО. Схема перестаёт работать: устройство видит возврат как утечку или не видит её вовсе.

Как проверить, что у вас в щите

Порядок, по которому работает электролаборатория, выглядит так.

Осмотр схемы. Определяют систему заземления — TN, TT или IT, находят место разделения PEN, проверяют назначение шин и отсутствие повторного объединения PE с N после точки разделения.

Измерения. Сопротивление заземления должно сравниваться с проектным значением, а не с цифрой из интернета. Методы подбирают под систему: непрерывность PE и уравнивания потенциалов, измерение сопротивления заземления, петля «фаза-нуль» там, где метод применим, сопротивление изоляции, работа УЗО.

Протокол. Итоговый документ должен содержать не только измеренное число, но и критерий оценки — с чем это число сравнивают. Протокол без критерия бесполезен: одной нормы не существует.

Вопросы и ответы

Можно ли занулить розетку в старой квартире? Нет. Перемычка между нулём и заземляющим контактом розетки создаёт видимость защиты и смертельно опасна при обрыве PEN.

Какое сопротивление заземления нужно частному дому? Зависит от системы. Для PEN на вводе в TN-C-S называют не более 30 Ом, для TT с обязательным УЗО — 4 Ом. Точное требование определяется проектом и подтверждается измерением.

Заменяет ли УЗО заземление? Нет. Если организовать заземление невозможно, УЗО ставят обязательно, но оно не заменяет защитный проводник и уравнивание потенциалов.

Что делать, если в доме нет PE? Не изобретать землю самостоятельно: при обрыве нуля на корпусе возникает фазное напряжение, и защитное заземление в этой схеме не спасёт. Реальные пути — реконструкция ввода с переходом на TN-C-S или устройство собственного контура по схеме TT, и то и другое делается по проекту. Сборку щита под готовую схему можно заказать отдельно.

Как отличить настоящий PE от «нарисованного»? Только измерением. Наличие третьего контакта в розетке и даже третьей жилы в кабеле само по себе ничего не подтверждает.