Лига электриков

Страшно красиво, но безопасно. Рабочий запакован в металлический костюм, удара током он не получит. В данном случае эквивалентная емкость вертолета дает току протекать.

В быту на этом принципе работает индикаторная отвертка. Один конец втыкаем в фазу, другой зажимаем пальцем, ток заставляет неонку гореть. Сама отвертка снижает ток в разы, для человека безопасно (при напряжении 230/400В).

Это база, если отвертка горит - вас может ударить током.

Теперь собстна откуда получается фаза. Упростим схему электросети до предела. Электростанция - трансформатор во дворе - дом.

Откровение первое. От электростанции к трансформатору (который 10/400) ни заземление, ни ноль не идут. Только 3 фазы. Ноль можно собрать, но он не нужен в линии 10КВ и выше.

Фактически ноль появляется только в трансформаторе 10/400 (последний перед домом). И уже от него до конечных потребителей идут 4 провода. Земли все еще нет. Есть ноль, на котором тоже может быть напряжение.

Трехфазная сеть может работать и без ноля. Точнее так, в идеале все три фазы имеют равные нагрузки (три лампочки) от фазы к нолю и ток через ноль не течет. Если мы только одну лампочку на одной фазе используем - через ноль потечет ток. Такой же, как и через фазу.

Вообще до этого момента электросеть это замкнутый контур, изолированный от окружающей среды. Поэтому любое касание рукой любого провода (даже ноля!) вызовет утечку наружу. И нас ударит током.

Первое заземление появляется на трансформаторе. К рабочему нолю подключают землю. И ноль становится безопасен для человека. Почему? Разность потенциалов сместилась.
Было:

А - фаза, B - ноль. Напряжение между ними 240вольт. Но относительно Земли там +-120вольт. Мы смещаем точку отсчета к нолю и получаем на фазе А от 0 до +240 вольт. С точки зрения электросети ничего не изменилось. Но ноль стал безопасен.

Самое прикольное, что точно так же можно заземлить одну фазу в трехфазной сети без ноля. И все будет работать! Просто точка отсчета сместилась. И именно поэтому оборванные провода ЛЭП не отключают линию. Электростанция просто не видит перегрузки. Ее и нет. Одна фаза лежит на земле, создает небольшой ток через сопротивление травы или грунта, ну и ладно.

Итак, на входе в дом мы получили три фазы, которые трогать нельзя, и ноль, который трогать можно. Потенциал на нем принудительно обнулен относительно Земли. Дальше в щитовой дома этот ноль разделяется на заземление и рабочий ноль. Именно в таком порядке, сначала заземление (желто-зеленая шина), потом ноль (синяя шина). Шина заземления дополнительно заземляется контуром дома. Главная идея - как можно меньше точек соединения.

Второй важный момент. После разделения шин ноля и заземления их больше нельзя соединять. Почему так. Представим нагрузку 50А на одной из фаз. Нагрузка всего одна, поэтому ток фазы пойдет через рабочий ноль. Если в подвале в точке разделения шин развалится или отгорит перемычка между шинами - ток найдет то место, где мы опять соединили шины и устроит там ахтунгъ. Причем 50А это так, сопли. В многоквартирном доме там и 500А может случиться. Короче, сгорит все быстро.

Нюансы с отгоранием ноля я не рассматриваю, сейчас только про землю.

Что мы имеем на сейчас. Отдельная, заведомо безопасная шина заземления. Фазы и рабочий ноль (тут он именно рабочий и называть его нужно так, не путать с нолем от трансформатора) идут через электросчетчик к потребителям. Важно! Сумма векторов токов всех фаз и ноля должна быть равна нулю! Система работает внутри себя и нигде не имеет утечки. Касание рукой фазы это утечка. На батарею или водопровод - тоже утечка.

В такой системе может работать УЗО. Оно отключается при появлении утечки. Но в реальности утечки есть всегда. Тот же холодильник. Провод идет через железо корпуса, два проводника рядом имеют паразитную емкость, сколько-то мА через эту емкость утекает. Поэтому от холодильника, стиралки, бойлера может щипать током. Увы, это физика. И это не неисправность! Пока мы не превышаем некоторые значения.

Вот тут мы и подходим к главному. Утечки есть всегда. Чтобы не било током мы заземляем корпуса приборов. К той самой желто-зеленой шине. Утечка пойдет туда. И человеку ничего не достанется. УЗО в данном случае служат прибором контроля исправности сети. Если ток утечки больше расчетного - УЗО отключается. Нужно искать проблему.

Главные моменты. Ток циркулирует между фазами и рабочим нолем, наводки сбрасываются через защитное заземление.

Линия уравнивания потенциалов. Это тоже заземление, позволяет обезопасить нас от чужих косяков. Если у соседа пробило бойлер, а УЗО нет - потенциал уйдет на водопровод. Или газ. Контур УП соединяет все металлическое и приводит к заземлению. Делает безопасным для человека.

Специально для частных домов. Заземления много не бывает! Если вам на вводном столбе сделали землю - это хорошо. Но отдельный контур (вкопанная в землю железка) на щите дома, гаража, бани лишним не будет. Где бы что не оборвалось - ваша желто-зеленая шина всегда безопасна.

Алсо, молниезащита. Предположим типовую схему - 4 провода от электросетей, три фазы через вводной автомат на счетчик, ноль через шины заземления и рабочий ноль на счетчик. Дальше вы ставите 4хполюсной дифавтомат на 100мА (это лучший вариант), после него 3 УЗДП на землю. Удар молнии пойдет по всем проводам. УЗДП отработали, диф отщелкнул и отключил рабочий ноль от дома. И разряд молнии спокойно утекает мимо вас и счетчика в землю. Если ноль не разрывать - энергия разряда пойдет дальше в дом и натворит делов.

Подключение генератора. Опять же, вспоминаем схему протекания тока. Внутри дома рабочий ноль от электросетей это путь тока электросетей, не генератора. У генератора свой путь. И оба его 2 проводника имеют потенциал. Соединять ноль и землю нельзя. Поэтому в случае с генератором разделение лучше сделать свое. Ноль города от вводного щитка мы отключаем вместе с фазами. Один из проводов от генератора идет на шину заземления, потом на рубильник и только потом на рабочий ноль дома. Корпус генератора не должен иметь электрического контакта с проводниками выхода, поэтому его тоже заземляем. При этом у нас должны быть свои контуры заземления. Одним контуром на вводном столбе конечно можно обойтись, но если удар молнии сожжёт снижение - будет плохо. Главная идея - если мы на генераторе - городской ноль отключаем, электроны туда всеравно ходить не будут. И делаем свое разделение выхода генератора с двух полуфаз на землю, ноль и фазу.

Все это имеет умные названия, системы заземления TN-CS и подобное. Отказ от прямых двух проводов заземления и рабочего ноля от электростанции экономит энергосетям много деняк. Наша задача сделать все это безопасным. И понимать, что добавляя один проводник земли мы делаем рабочий ноль небезопасным. Разделять можно, соединять нельзя!

Упд. Вместо УЗДП читать УЗИП.