Навіщо потрібно заземлення і що таке ПЗВ

Практично в будь-якому керівництві по експлуатації сучасного побутового електроприладу вказується про необхідність його заземлення. Як його заземлити? Чи можна включати без заземлення? Чи буде він при цьому нормально працювати? Можна, можливо. Буде.

Велика частина наших співвітчизників живе в будинках, де заземлення немає. А сучасна побутова техніка є у всіх. Відповідно велика частина техніки розрахованої на заземлення, досить успішно експлуатується без нього.

Навіщо потрібно заземлення?

Заземлення застосовується для захисту людини від ураження електричним струмом. При нормальній роботі електроприладу його корпус надійно ізольований від струмоведучих частин, що знаходяться під напругою. При поломці приладу ці частини можуть торкнутися корпусу і тоді він опиниться під напругою. Того, хто доторкнеться до такого приладу, вдарить струмом.

Автоматичний вимикач в даному випадку не допоможе, оскільки струму що протікає через людину буде явно недостатньо для його спрацьовування. Зате цього струму цілком вистачить для того щоб позбавити людину здоров’я і навіть життя.

Для виключення подібних ситуацій корпуси всіх електричних пристроїв, до яких може доторкнутися людина, повинні бути заземлені, тобто електрично з’єднані з землею через провідники. У цьому випадку струм з корпусу пристрою, а разом з ним і небезпечна напруга, будуть йти в землю, не завдаючи ніякої шкоди людині.

Для забезпечення такого заземлення європейці додали в електропроводку житлових приміщень заземлення. Електропроводка вийшла трехпроводною. Два дроти, як і в наших проводках – фаза і нуль, призначені для живлення електроприладів, а третій і є захисне заземлення.

Розетки такої проводки повинні мати три контакти – нульовий, фазний та заземлення. Розраховані на таку проводку побутові прилади мають трижильний шнур і вилку з трьома контактами. Дві жили шнура це фаза і нуль, а третя призначена для приєднання корпусу приладу до заземлення електропроводки. Заземлюючий контакт розетки (металеві смужки зверху і знизу) приєднується до захисного заземлення електропроводки. Контакт заземлення з’єднаний з корпусом електроприладу.

Включаючи вилку в розетку, ми з’єднуємо металевий корпус приладу з захисним заземленням. Тепер, навіть при появі напруги на корпусі приладу, весь заряд буде стікати в землю, і несправний прилад не битися струмом.

Заземлення побутової техніки можливо тільки в тому випадку якщо в будинку є контур заземлення. У будинках старої споруди, його, на жаль немає. У ті часи проводка виконувалася двожильним проводом, одна з жил була нулем, а інша фазою. Розетки і вилки теж мали по два контакти, нульовий і фазний. Ні про яке заземлення ніхто тоді не думав. Адже в той час у людей практично не було побутової техніки та в будинках цілком вистачало запобіжних пробок на шість ампер. Тобто якщо потужність всіх включених в квартирі електроприладів досягала півтора кіловат, пробки перегорали.

З розвитком техніки в оселях людей ставало все більше електричних помічників. Де то з середини шістдесятих років в будинках почали з’являтися телевізори, холодильники, пральні машини, електричні праски. Дев’яності роки принесли в наш побут комп’ютери, пральні машини-автомати, посудомийні машини, кондиціонери і т.д. Разом зі збільшенням кількості і потужності електроприладів стало збільшуватися число випадків ураження людей електричним струмом від несправних електроприладів. Цю проблему потрібно було як то вирішувати і з 1997 будівельників зобов’язали обладнати всі споруджувані будівлі захисним заземленням.

У будинках сучасної споруди вся електропроводка виконується трижильною, і проблем з експлуатацією сучасної техніки немає.

У старих будинках, з двожильний проводкою, битися струмом може навіть абсолютно справна техніка. Справа в тому, що побутові електроприлади оснащені вбудованим мережевим фільтром, що захищає електронні схеми приладу від різких стрибків напруги. Конструкція фільтра така, що він через конденсатори з’єднує нульовий і фазний провід з корпусом приладу. Якщо корпус приладу не заземлений, то на ньому з’являється напруга 110 вольт. Тобто на корпусі пральної машини, холодильника, мікрохвильової печі, комп’ютера присутня напруга 110 вольт.

Якщо ви живете в будинку зі старою проводкою без заземлення і у вас є деякі пізнання в електротехніці, спробуйте виміряти напругу на корпусі вашого комп’ютера, холодильника і пральної машини. Цілком можливо, що там буде присутня напруга 110 В. Це твердження схоже на маячню. Адже виробники чудово розуміють, що їх техніка повинна бути абсолютно безпечною для людини і ні в якому разі не нести шкоди його здоров’ю. Але далекі від нашої реальності творці імпортної техніки не уявляють, що десь вона може працювати без заземлення. Ця обставина дозволяє зрозуміти логіку виробника. Нова техніка розрахована на те, що невелика кількість струму має стікати з конденсаторів в землю через корпус приладу. Напруга 110 В з’являється на корпусі тільки в тому випадку якщо він не з’єднаний з землею.

Незважаючи на велику величину, серйозної небезпеки ця напруга не представляє. Невелика ємність конденсаторів фільтра обмежує величину струму так, що він не може завдати серйозної шкоди людині. Від нього можна лише отримати неприємний удар струмом якщо одночасно торкнутися корпусу, що знаходиться під напругою і будь-якого заземленого предмета, наприклад батареї або водопровідного крана. Хоча спеціально робити цього не варто, благополучний результат такого експерименту не може гарантувати ніхто.

Набагато гірша ситуація коли через поломку приладу його корпус з’єднується з живильним проводом. У цьому випадку на корпусі приладу виявиться 220 В і величина струму вже не буде обмежуватися конденсаторами мережевого фільтра. Дотик до такого приладу може, при несприятливому збігу обставин привести до смерті.

Незважаючи на те, що несправні побутові прилади можуть бути джерелом серйозної небезпеки, велика частина населення нашої країни живе в будинках без заземлення і навіть не підозрює про небезпеку. Практично кожного з нас било струмом, але мало кому довелося пережити серйозні електро травми. Чим же пояснюється така вибірковість струму? Чому одних він калічить і вбиває, а інших лише злегка клацає?

Дія струму на організм людини визначається його величиною. Людина здатна відчути струм величиною в один міліампер. Струм величиною від одного до десяти міліампер викликає у людини хворобливі відчуття. Струм вище десяти міліампер викликає судорожне скорочення м’язів, в результаті чого людина не може самостійно розтиснути руку, щоб розірвати контакт з розташованої під напругою струмонесучої частиною. При струмі понад сорока міліампер настає параліч дихання, і порушення роботи серця. Струм величиною в сто міліампер призводить до зупинки серця і смерті.

Величина струму, що протікає через тіло людини залежить від величини прикладеної до нього напруги і від опору ланцюга, по якій проходить струм. Для того щоб зрозуміти, чому при одної і тої ж напрузі, струм в одному випадку може лише викликати у людини неприємні відчуття, не заподіявши йому при цьому ніякої шкоди, а в іншому вбити, необхідно усвідомити, що таке струмовий ланцюг і як він створюється.

Струмовий ланцюг це шлях проходження струму і цей шлях завжди замкнутий. Струм в наш будинок приходить з трансформаторної підстанції по фазному проводу, після чого повертається на цю ж підстанцію по нульовому проводу. Причому скільки струму прийшло з підстанції в будинок, стільки ж має повернутися з будинку на підстанцію, не більше і не менше.

Струм не обов’язково повертається на підстанцію тільки по нульовому проводу. При пошкодженні ізоляції можливий витік струму в землю. У цьому випадку частина струму буде повертатися на підстанцію по землі, а частина по нульовому проводу. Але і в цьому випадку повний струм, який повернувся на підстанцію, буде дорівнює струму, що йде від підстанції до споживача.

Якщо з якихось причин повернення струму на підстанцію неможливо, наприклад, відгоріл нульовий провід у підстанції, то струму в будинках споживача не буде. У розетках буде напруга, причому як в фазному, так і нульовому контактах з 220 вольт, але струм через прилади не піде і вони працювати не будуть.

Чому в будинках не можна виконувати занулення?

До речі цей випадок наочно показує, чому в будинках не можна виконувати занулення, тобто приєднувати корпуси приладів до нульового проводу, як це іноді роблять горе-електрики в будинках де немає заземлення. Дійсно, поки все працює нормально, немає великої різниці до нульового або заземлювального проводу приєднані корпуси електроприладів. Але при відгоранні нульового проводу на ньому, а отже і на всіх приєднаних до нульового проводу приладах, з’явиться напруга 220 В. Те ж саме станеться, якщо при ремонті розподільного щитка електрик переплутає нульовий провід з фазним. В цьому випадку корпуси приладів будуть приєднаними ні до нульового, а до фазного проводу і на них теж буде присутня напруга 220 В.

Отже, струмовий ланцюг це шлях струму від підстанції до споживача і назад від споживача до підстанції. Якщо в якомусь місці він порушений, струму в ланцюзі не буде. Птахів, що сидять на проводах не б’є струмом тільки тому, що немає ланцюга для проходження струму. Електрика, що стоїть на гумовому килимку не б’є струмом, тому що килимок перешкоджає струму повернутися на підстанцію по ланцюгу: фазний провід -> електрик -> земля -> підстанція. Ось і причина того чому при одній і тій же напрузі струм може лише злегка щіпнуть людини, а може і вбити. Все залежить від того чи є у нього надійний шлях для повернення на трансформаторну підстанцію чи ні. Якщо є, то людині яка попала під дію струму мало не здасться.

В інтернеті описаний трагічний випадок, що стався з хлопчиком, який захотів зробити уроки в вечірньому саду. Він взяв включену в мережу настільну лампу з подовжувачем і почав виносити її з дому. Лампа була несправна – знаходиться під напругою фазний провід стосувався корпусу лампи. Хлопчик тримав у руках корпус лампи, що знаходиться під напругою, але струмом його не било. Суха дерев’яна підлога заважала току повернутися до підстанції. Як тільки хлопчик зійшов з ганку і наступив на землю, створився замкнутий струмовий ланцюг: трансформаторна підстанція -> фазний провід -> настільна лампа -> людина -> земля -> знову трансформаторна підстанція і хлопчик був убитий струмом. Трагедії могло не бути. Якби лампа, подовжувач і проводка в будинку були заземлені, то струм з корпусу лампи витікав би через заземлення, не завдаючи шкоди хлопчикові.

Якщо в будинку немає можливості встановити заземлення, то хоча б слід пам’ятати що у струму не повинно бути можливості повернутися на підстанцію через землю. Тільки по спеціально призначеному для цього нульовому проводу. Ні в якому разі не можна одночасно торкатися електроприладів і заземлених частин, таких як батареї, водопровідні труби і т.п., щоб не дати току можливість пройти через вас в землю і повернутися до підстанції. Якщо в приміщенні сира підлога, то бажано щоб на вас було взуття з непромокальною підошвою, яка стане перепоною між вами і підлогою, в разі якщо ви випадково потрапите під напругу.

Що таке ПЗВ?

Якщо вас не влаштовують такі способи забезпечення електробезпеки, а встановити заземлення не представляється можливим, то є ще один потужний засіб здатний надійно убезпечити вас від травматичної дії електричного струму. Це пристрій захисного відключення, більше відоме під абревіатурою ПЗВ. Він порівнює струм фази зі струмом нуля. Якщо струм в фазному дроті, хоча б трохи більше струму в нульовому проводі, значить, існує витік і частина струму повертається на підстанцію через землю. В цьому випадку ПЗВ миттєво відключить лінію і якщо причиною витоку буде людина, через яку струм витікає в землю, то з нею не станеться нічого страшного. ПЗВ встигне відключити струм до того як він встигне нашкодити людині. Хоча нещасні випадки за участю електричного струму в домашніх умовах дуже рідкісні, не варто економити на подібних пристроях. Адже життя людини занадто дороге, щоб нехтувати подібної небезпекою.

Навіщо потрібне заземлення та чи можна обійтися без нього?

У паспортах до сучасних електроприладів, особливо потужних, можна зустріти пункт про необхідність підключення заземлення. Сьогодні ми детально розберемо, які бувають види заземлення, навіщо воно потрібне та що робити, якщо його немає.

Навіщо потрібно заземлення в будинку?

Поки техніка справна, її корпус не стикається зі струмоведучими провідниками та елементами. Але коли виникає поломка, ізоляція порушується, та небезпечний потенціал може опинитися на корпусі приладу. Людина, яка доторкнеться до такого приладу, отримає удар струмом. Щоби зняти небезпечний потенціал з обладнання, і потрібне заземлення.

Чи потрібно робити заземлення?

Природа електрики така, що струм буде йти за найменшим опором до землі, яка має нульовий потенціал. Електричний опір тіла людини становить приблизно 1000 Ом, а опір заземлюючого провідника 5–10 Ом. Отже, за умов правильно підключеного захисного заземлення, струм піде не тілом людини, а дротами в землю. Тому захисна система вкрай необхідна.

Коротко розглянемо, як робити заземлення в приватному будинку. Краще проводити всі роботи ще на етапі первинного планування та облаштування електрики в будинку, інакше доведеться міняти всю проводку на трьох- або п’ятижильну.

Заземлення робиться так: декілька електродів закопують у землю на глибину приблизно пів метра, потім вони з’єднуються між собою струмопровідними елементами (металева стрічка або прут) утворюючи щось на кшталт квадрату чи трикутника. Далі ця конструкція підключається до проводки будинку шляхом приварювання до неї кабелю.

Як зробити заземлення у квартирі?

Щоби зрозуміти, чи підключена проводка у квартирі до заземлення та як правильно провести підключення, потрібно знати, які бувають види систем заземлення.

Правила улаштування, а також експлуатації різних систем заземлення прописані в регламентуючому документі ПУЕ. Для позначення прийнято використовувати абревіатуру, у якій використовуються перші букви французьких та англійських слів: земля — «Terre», нейтраль — «Neuter», ізольований — «Isole», комбінований — «Combined» и роздільний — «Separated». Перша буква абревіатури в назві системи позначає спосіб заземлення електростанції, а друга — споживача.

Розглянемо наявні системи:

1. Системи з глухозаземленою нейтраллю(ТN). Ця система характеризується тим, що підключення захисних та нульових провідників здійснюється через загальну глухозаземлену нейтраль на підстанції. Це означає, що всі споживачі підключаються до загального нульового провідника, що йде на електростанцію. Ці системи поділяються на три види:

• TN-C . Як видно з абревіатури, у такій системі використовується суміщений нульовий провідник, який поєднує в собі функціональний та захисний нуль. Електроенергія з підстанції передається за чотирма дротами — трьома фазними та одному нульовому. Заземлення відбувається шляхом додаткового підключення відкритих струмопровідних ділянок приладів до нейтралі. У такій системі завжди є небезпека відгоряння нуля, що може призвести до появи на корпусах приладів напруги. Це є основною слабкістю цієї системи.
• TN-S. Подача електроенергії від електропідстанції здійснюється за допомогою кабелю з п’ятьма провідниками: трьома фазними, нейтраллю та захисним. Окреме використання робочого та захисного нуля більш ефективне в захисті від ураження електрикою. Проте, необхідність використання п’ятижильного кабелю значно збільшує вартість такої системи.
• TN-C-S. Ця система була створена для того, щоби скоротити витрати зі збереженням переваг системи TN-S. Вона використовується в сучасних будинках. Від електростанції електрика передається за допомогою поєднаного провідника PEN. На вході в будинок відбувається розгалуження PEN-провідника на захисний (РЕ) та нульовий (N). Підключення квартир відбувається трьохжильним кабелем. Дріт РЕ підключається у всіх електроточках та поєднується болтовим з’єднанням із шиною заземлення. Підключати до шини заземлення на одне з’єднання кілька провідників заборонено.

1. Система з подвійним заземленням(ТТ). Така система передбачає наявність заземлюючого контуру не тільки на підстанції, але й на стороні споживача. Вона використовується в тих випадках, коли немає можливості підключення іншим способом, наприклад, у сільській місцевості, де електрика передається повітряною лінією.
2. Системи з ізольованою нейтраллю(IT). Особливістю такої системи є відсутність нульового провідника та обов’язкова наявність заземлюючого пристрою на стороні споживача.

Перед підключенням електроенергії у квартирі дізнайтеся, за якою системою підключено будинок та, залежно від цього, підключайте квартирний щиток. Правильне підключення дозволить досягти високого ступеня захисту людини від можливого ураження струмом.

Що робити, якщо заземлення немає?

У будинках, побудованих за радянських часів, де використовується підключення електрики за системою TN-C за допомогою поєднаного захисного та нульового провідників, заземлення в електрощитах будинку відсутнє, а подача електрики у квартиру здійснюється двожильним кабелем.

У такій ситуації захист людини від ураження струмом можна забезпечити лише установкою дифавтомату або ПЗВ на всі лінії.

Яке заземлення може бути небезпечним?

1. У жодному разі не можна робити заземлення шляхом приєднання кабелю до системи водопостачання або опалення. Це може бути небезпечно не тільки для мешканців квартири, але і для сусідів. У разі пробою струму на корпус електроприладу, він переходить до системи водопостачання/опалення та будь-яка людина, яка вирішить скористатися водопроводом буде уражена струмом.
2. Також не можна робити підключення заземлюючого контакту до нуля в розетці. За умов отгоряння нульового провідника, небезпечна напруга з’явиться на корпусах усіх електроприладів.
3. Категорично забороняється підключати до однієї клеми РЕ більш ніж один провідник. У разі витоку струму з таким підключенням висока вірогідність того, що електрика піде не в землю захисним провідником, а піде на підключену іншим провідником техніку.

Чому не можна без заземлення?

У сучасному будинку багато різної дрібної та великої побутової техніки. Уся вона підключена до електрики, а значить, може бути небезпечна в разі поломки. Встановлення реле напруги допоможе захистити техніку від перепадів напруги, що сприяє її стабільній роботі тривалий час. Компанія DS Electronics випускає реле напруги ZUBR . Але, незважаючи на встановлення реле, прилади іноді виходять із ладу та можуть бути небезпечні. Наявність правильно підключеного заземлення допоможе захистити людину від ураження струмом.

Життя та здоров’я людини — найбільша цінність. Не ризикуйте — довіряйте підключення електрики тільки професійним електрикам та якісному електроустаткуванню!