Найти тему

Электробезопасность в квартире. Заземление.

На тему заземления вообще и в квартире в частности написано уже много статей и будет написано ещё больше. Но до тех пор, пока люди задают вопросы, считаю нелишним запилить ещё одну статью, лишним не будет.

Сначала, как бы не было вам лениво разбираться, а мне писать - придётся немного пройти по верхушкам теории, чтобы не быть голословным в суждениях.

Итак, если позволить себе некоторые вольности в прочтении терминов ПУЭ, заземление есть преднамеренное соединение чего-либо с заземляющим устройством. Почему жирно? А потому, что только с ним, остальное - всё что угодно, но не заземление (однако, некоторые вещи типа систем уравнивания потенциалов не только имеют право на жизнь, но и используются). Давайте разберёмся, что такое заземляющее устройство, как и почему оно работает.

А вот для того, чтобы понять что такое заземляющее устройство, нужно понять что такое заземление. Итак, возьмём любой источник напряжения. Батарейку, например. Напряжение (оно же - разность потенциалов) между выводами - 1,5 Вольта. А сколько же между плюсом батарейки и нулём розетки? А нисколько, они электрически не связаны. А если минус батарейки заземлить, то между плюсом и нулём розетки будет... 1,5 Вольта. Почему? А потому, что нейтраль (она же - нулевой провод вашей проводки) трансформаторов на подстанциях заземляют.

(фига с два оно там будет таким реально, но в идеальном случае должно быть).
(фига с два оно там будет таким реально, но в идеальном случае должно быть).

Итак, заземление это не просто какая-то странная вещь, принимающая ток, стекающий заряд или какие там ещё странные вещи пишут в этих ваших интернетах копирайтеры, это очень удобный инструмент, связывающий воедино все источники напряжения в энергосети. Как только вы заземлите один из выводов своего источника, на втором сразу же появляется напряжение относительно бытовой сети 0,4 кВ. Заземление также позволяет удерживать напряжения разных фаз трёхфазной проводки на одном и том же уровне относительно друг друга, вторичная обмотка трансформатора на вашей подстанции состоит из трёх отдельных катушек, которые сами по себе являются тремя отдельными источниками напряжения, и только заземление их общей точки (нейтрали) позволяет использовать фазное напряжение любой из фаз (220 Вольт) без перекосов.

Проиллюстрируем тему перекосов нагло уведённой у кого-то неправильной картинкой с ошибкой, которую скопировали друг у друга бесчисленной количество раз (на самом деле, треугольник тоже должен немного становиться "кривым" и съезжает не только нейтраль но и перегруженная фаза, а за ней и напряжения между ней и другими фазами, но это нам пока фиолетово, прямо как автору синего треугольника, который ведёт себя как ни в чём не бывало):

Физически, источники напряжения (катушки) подключены между углами треугольника и точкой в центре.
Физически, источники напряжения (катушки) подключены между углами треугольника и точкой в центре.

На картинке выше фаза А загружена сильнее, чем другие, а нейтраль между тремя источниками напряжения (катушками трансформатора) не заземлена. Это приводит к тому, что её потенциал "уплывает" (напряжение фазы А "просаживается", вектор становится короче и "утягивает" за собой нейтраль, в результате чего между ней и фазой С напряжение растёт, причём, становится выше 220 Вольт.) Если же нейтраль заземлить, то её потенциал всегда будет равен потенциалу земли, который принято считать нулевым, напряжение на перегруженной фазе просядет, но напряжение на остальных будет неизменным, так как отсчитывается теперь не от потенциала точки соединения обмоток, а от потенциала земли. Собственно, этим и опасно отгорание нулевого проводника от шины на вводе в щит - вместе с нулевым проводником система электроснабжения лишается и привязки нуля к земле и он начинает "плавать", меняя напряжения.

Итак, заземлённый проводник всегда имеет потенциал земли (нулевой). Это и есть первая функция заземления, поэтому заземление, выполненное с этой целью, называется функциональным. Теперь осталось разобраться в том, что же нужно сделать, чтобы проводник заземлить.

Грунт - довольно посредственный проводник. Прямо скажем, очень посредственный, и, для того, чтобы заставить токи, идущие в землю, достигать значений, применимых практически, нужно принимать специальные меры - очевидно, что запихнуть конец провода в грунт недостаточно. Заземление на разных грунтах организуется по-разному, но, чаще всего, выглядит оно как несколько толстых штырей (в настоящее время всё чаще стальных с медным покрытием) вбитых в грунт на некоторую глубину и соединённых электрически между собой. Количество штырей и глубина (чем больше и глубже, тем ниже сопротивление и заземлителя и лучше проводится ток) выбираются в зависимости от того, насколько хорошо проводит ток грунт в конкретном месте и только после того, как получившееся сопротивление будет измерено, он сможет называться заземляющим устройством. Возвращаемся к ПУЭ - если вы собираетесь подключить защитный провод не к заземляющему устройству, то и о заземлении говорить не приходится. Прикручивание третьего провода к нулевой шине (рассмотрим отдельно), корпусу щита (что есть то же самое), водопроводной или газовой трубе, арматурному стержню жб каркаса здания и т.д. заземлением не является, так как сопротивление заземлителя (кроме случая со щитом) вряд ли будет достаточным для обеспечения защитных функций.

Кстати, защитных это каких? Почему-то все знают, что заземление нужно, но мало кто знает зачем. Так вот, задача заземления сделать так, чтобы у вас при опасности поражения током, срабатывала защита. Оно делает так, чтобы при включении неисправного прибора у вас вырубало автоматы, да. Ну, если вы, конечно, сделали именно заземление...

Итак, рассмотрим первую фичу, которую даёт исправное заземление - попадание фазы на корпус прибора. Очень неприятная история - от вибрации перетерся и сальник на гермовводе и сам провод и на корпус стиралки (чайника, самовара, электроплиты) ушла фаза. (Стиралка не лучший пример, на них всё чаще ставят дифавтоматы, срабатывающие немного по-другому и на другое)

Если корпус не заземлён (или сопротивление заземлителя недостаточно для того, чтобы протекающий в результате попадания на корпус фазы ток привёл к отключению автомата), то Вас, скорее всего, неплохо взбодрит. (если Вы не знали - железобетон, как и тонкая слегка влажная подошва тапок, проводят ток даже лучше, чем грунт). Если же корпус заземлён, то автомат сработает на короткое замыкание, отключив участок сети с неисправным прибором, тем самым, уберегая Вас от прикосновения к ставшему опасным электроприбору.

Вторая фича - дифференциальная защита. Её обеспечивают УЗО и дифавтоматы, смысл её, во первых, противопожарный, а во вторых - отключение слабых утечек, на которые обычный автомат по своему принципу действия не реагирует. На самом деле, дифзащита может работать и без заземления, но такая работа не даёт полной защиты от прикосновения при возникновении повреждения. Смысл дифзащиты сводится к тому, что при исправной работе электрооборудования, токи, идущие по фазному и нулевому проводнику, одинаковы. Если в электрооборудовании возникает утечка (например, с ТЭНа стиральной машины или водонагревателя на воду), то часть тока идёт через воду на землю (именно из-за того, что нулевой провод на подстанции заземлён) и ток в нулевом проводе становится меньше, чем в фазном, на что и реагирует УЗО или дифавтомат. Так же, при повреждениях, не сопровождающихся коротким замыканием с высокими значениями токов (например, попадание фазы на строительные конструкции), существует вероятность нагрева строительных конструкций и воспламенения строительных материалов, что так же пресекается УЗО и дифавтоматами.

При установке УЗО или дифа на сеть без заземления, остаётся опасность поражения током при попадании фазы на корпус прибора, узо в таком случае отключит сеть только при прикосновении к такому прибору. В зависимости от пути прохождения тока, влажности кожи и характеристик УЗО, эффект поражения током в таком случае может разниться от полного непонимания того, почему сработало УЗО, до смерти от фибрилляции сердца (но это нужно очень постараться, скорее всего даже специально). Если же корпус заземлён, то, в случае замыкания линия отключится классическим тепловым элементом, а в случае "прошива" на корпус через состарившуюся изоляцию или влагу, линия отключится по утечке.

Обе описанных фичи будут прекрасно работать и при простом прикручивании провода квартирного заземления на нулевую шину в подъездном щите, но почему же так делать нельзя?

Всё довольно просто - в местах разделения нуля рабочего (функционально заземлённого) и защитного проводника, производится повторное (промежуточное) заземление, после чего эти проводники соединять запрещается.

Если повторного заземления в месте разделения проводов не произведено, то и проводник, прикрученный к такой шине, нельзя считать защитным. Дело здесь, во-первых, в возможности отгорания этого провода на участке после функционального заземления - так можно без внешних проявлений получить на корпусах оборудования напряжение вплоть до 220В (пугаю, конечно, это практически невозможно, но сотка с хвостом вполне вероятна, нехило взбодриться этого более, чем достаточно, а то и не только взбодриться, стоя одной ногой в заземлённой ванне, а другой на мокром керамограните), а во вторых, чем дальше от подстанции, тем больше длина проводов и выше их сопротивление, и, если замерить напряжение между заземлением и нулём на ВРУ дома, то оно окажется практически нулевым, в то время как в дебрях электросети, добравшихся до вашей квартиры в другом конце дома, оно может неприятно удивить - не нужно забывать, что по рабочему нулю протекает ток и при высоких однофазных нагрузках потенциал нулевого провода вдали от места функционального заземления, просто исходя из сопротивления провода, вполне может оказаться далеко не нулевым, поэтому не стоит прикручивать к нему корпуса электрооборудования.

Предвосхищая волну хейта от электриков старой закалки: да, корпуса щитов и аппаратов многие годы занулялись и нуль использовался и в качестве рабочего, и в качестве защитного, но! Когда деды защищались таким образом, то и все остальные токоведущие части здания обязательно связывали в единую систему уравнивания потенциалов, что исключало вероятность поражения током даже при солидных значениях напряжения на корпусе - к чему не прикоснись - там оно было таким же. Этажные щиты были занулёнными и без СУП, но электрик, открывающий дверцу щита, это один случай, а человек, вылазящий из ванной с тем же потенциалом, что и тот щит - совершенно другой.

Как вывод - прикручивать ЖЗ провод к нулю щита может быть опасней, чем просто организовать грамотную защиту без заземления, пусть даже и не отключающую утечки сразу и не исключающую лёгких поражений током.