Заземление, узаземление и соединение: ключевые различия

В чём разница между узаземлением, заземлением и соединением (bonding)?

Существует путаница в понимании заземления, узаземления и соединения — даже профессионалы путают термины: «узаземляющая связь», «соединение заземления» и т.д. Электрическое соединение (bonding) — принципиально другое, чем заземление и узаземление.

Сразу к сути: Заземление (Grounding) и узаземление (Earthing) — одна концепция, разные термины. Небольшая разница есть — разберём детально.

• Термин Grounding (заземление) используется в США и Канаде по стандартам NEC, CEC, IEEE, UL, ANSI.
• Термин Earthing (узаземление) используется в ЕС, UK и странах, следующих IEC и IS стандартам.
• Термин Bonding (соединение/потенциальное выравнивание) одинаков в US, UK, EU (NEC и IEC) — соединение двух проводников (проводов, насосов, машин, труб) и металлических корпусов (не несущих ток в нормальной работе) для выравнивания потенциалов.

Кратко: заземление и узаземление — локальные термины US/UK. Пример: protective ground «PG» (US) vs protective earth «PE» (UK/EC). Ground Potential Rise «GPR» (US) vs Earth Potential Rise «EPR» (UK). Как «two-way switch» (US) и «three-way switch» (UK) — одно устройство, разные названия.

• Связанная статья: Электрическое узаземление — методы и виды узаземления и заземления

Что такое заземление (Grounding)?

Заземление — соединение токоведущих частей аппарата (несёщих ток в нормальном режиме) с землёй, например, нуля генератора или нулевой точки звёздообразно соединённого силового трансформатора. Обеспечивает эффективный путь для токов КЗ от оборудования к источнику питания — защищает силовую систему и устройства.

Заземление балансирует несимметричную систему. При КЗ в одной фазе трёхфазная система становится несимметричной — заземление сбрасывает ток КЗ в землю, восстанавливая баланс (суммарный ток нуля → 0, идеально).

Также защищает от перенапряжений (молнии, скачки, КЗ) — сбрасывает избыточное напряжение в землю, стабилизирует систему, повышает КПД трансформатора.

• И переменные, и постоянные цепи нуждаются в «0В» опорном потенциале (заземлении) для течения тока от источника к нагрузке.
• Не обязательно соединять заземление с землёй напрямую — в авто заземление на кузов/раму, изолированную от земли шинами. Заземление соединяется с землёй на стороне потребителя или распределительной точки.
• Не обязательно заземлять ноль — может быть напряжение ноль-земля из-за падения на проводах или использования в других системах.

Полезно знать:

• Заземление можно использовать как ноль, но ноль — не как заземление. Никогда не заземляйте ноль дважды (только в конце потребительской единицы или распределительного трансформатора).
• Множественные заземления создают проблемы для УЗО/защитных устройств — ток может быть недостаточен для срабатывания. Иногда используют не заземлённые Y-схемы (защитное заземление оборудования остаётся) для предотвращения срабатывания УЗО при однофазном КЗ на землю.
• УЗО (GFCI) — защитное устройство, фиксирующее дисбаланс тока между фазой (незаземлённой) и нулём (заземлённым) и отключающее цепь при КЗ для защиты жизней. Не рекомендуется в реанимации и чувствительных зонах, требующих бесперебойного питания. Подробнее о GFCI/AFCI монтаже.

Связанная статья: Как определить сечение заземлителя, узаземлителя и заземляющего электрода?

Что такое узаземление (Earthing)?

Узаземление — соединение металлических (проводящих) частей (корпус, рама, не несущих ток в нормальном режиме) электрического прибора или установки с землёй (заземлением). В США называется Grounding.

Если фаза касается металлического корпуса и человек касается корпуса — он получает удар (высокая разность потенциалов между землёй и корпусом), возможно смертельное поражение. Поэтому голый/зелёный/зелёно-жёлтый провод соединяет корпус с заземляющим электродом (плитой в земле) через узаземлительный проводник. Ток КЗ уходит в землю — узаземление защищает от удара.

Рекомендуется и узаземление, и соединение внешних поверхностей/металлических частей с землёй для дополнительной защиты. Высоковольтные машины (двигатели, трансформаторы, генераторы) узаземляют дважды — с двух разных мест (отдельные проводники и электроды).

Узаземление также даёт безопасный путь для разрядов молнии через зазоры, УЗИП, грозозащиту — повышает надёжность.

• Связанная статья: Разница между нулём, заземлением и узаземлением

Что такое соединение (Bonding)?

Соединение (bonding) — процесс постоянного соединения двух электрических проводников, машин, труб, устройств и всех металлических частей в силовой установке. Все мёртвые металлические части (не несущие ток в нормальном режиме) соединяются проводником, выравнивая потенциалы.

Так человек защищён от удара даже при одновременном касании двух соединённых машин от разных источников. Соединительный стержень выравнивает потенциалы — нет разности потенциалов, нет тока, система и персонал защищены.

Хорошая система соединения, заземлённая, обеспечивает одинаковый потенциал всех устройств — нет разряда и тока.

Соединение гарантирует одинаковый электрический потенциал двух соединённых объектов. Накопления заряда на одном или между двумя разными устройствами нет. Ток не может течь между соединёнными телами — одинаковый потенциал.

Если один прибор правильно заземлён и соединён с другим — нет тока из-за нулевого (заземлённого) потенциала между ними.

Само по себе соединение не защищает, но даёт низкоомный обратный путь к источнику. Большой ток течёт → срабатывает автомат → устраняется неисправность.

Соединение необходимо по двум причинам безопасности:

• Без соединения человек, касающийся двух приборов с разными потенциалами, становится выравнивателем — удар от накопленной энергии между потенциалами.
• Если фаза касается корпуса и человек контактирует с ним — опасный, возможно смертельный удар.

Правильно соединённая и заземлённая (узаземлённая) система защищает от обоих сценариев.

• Связанная статья: Разница между реальным и виртуальным заземлением?

Главные различия между заземлением и узаземлением

Почти одно и то же — соединение электрического устройства с землёй (электрод/плита через проводник/защитный стержень). Даёт опорное напряжение, защищает от молний, сбрасывает ток КЗ — спасает жизни.

Для не-US резидентов — небольшая (пренебрежимая) разница:

• Два термина для одной вещи: Grounding (US, NEC) и Earthing (UK, IEC) — как three-way switch (US) и two-way switch (UK) для одного устройства.
• Заземление — однонизкоомный путь сброса тока КЗ; узаземление — двойной путь (иногда обратный путь основного тока и источник паразитных токов).
• Ноль трёхфазной несимметричной системы к земле — это «Заземление». Соединение приборов/установки с землёй для защиты от повреждений и ударов — «Узаземление».
• Заземление — общая точка цепи для поддержания уровней напряжения и баланса фаз; узаземление — защита от высоковольтных скачков.
• Заземление как ноль-земля — для защиты систем и оборудования; узаземление — защита от удара, мера безопасности для людей/животных.

Связанная статья: Назначение заземляющего провода в воздушных линиях передачи.

Сравнительная таблица: Узаземление, Заземление, Соединение

Характеристика	Заземление (Grounding)	Узаземление (Earthing)	Соединение (Bonding)
Терминология	США/Канада (NEC, CEC, IEEE, ANSI, UL)	ЕС, UK, страны Содружества (IS, IEC)	Одинаков в NEC и IEC (US/UK), но принципиально отличается от заземления/узаземления
Символ
Определение	Соединение токоведущих частей системы (нули как обратный путь) с заземляющим электродом	Соединение металлических частей (корпус, рама — не токоведущих в норме) с землёй через узаземлительный проводник и электрод	Соединение двух систем (провода, оборудование, трубы) для выравнивания потенциалов (не токоведущих в норме)
Место монтажа	Между токоведущими частями (ноль как обратный путь) и землёй	Между металлическим корпусом и заземляющей плитой через узаземлитель и электрод	Между двумя приборами, проводами, трубами (не токоведущих в норме) через проводник
Виды	Твёрдое, резистивное, реактивное заземление	Трубное, плитное, водопроводное, стержень, полосовое узаземление	Главное и дополнительное соединение
Цвет провода	Зелёный с жёлтой полосой или оголённый	Зелёный или зелёный с жёлтой полосой или оголённый	Зелёный с жёлтой полосой
Путь	Обратный путь тока в аварийных режимах	Путь к большой поверхности с нулевым потенциалом	Путь для выравнивания потенциалов двух поверхностей
«0» потенциал	Ноль, заземлённый, может иметь потенциал (виртуальное заземление — алгебраический ток ноль)	Нулевой потенциал за счёт физического соединения с землёй	Одинаковый нулевой потенциал на обоих устройствах
Защита	Защищает электрические системы и силовую технику при КЗ (обратный путь фазных токов)	Защищает человека от удара (превентивная мера — сброс паразитной энергии в землю)	Защищает оборудование и персонал, уменьшая ток между машинами с разным потенциалом. Само по себе не защищает без узаземления
Примеры	Нулевая точка звёздного трансформатора или ноль генератора, заземлённые	Металлический корпус/оболочка машин (трансформатор, двигатели, генераторы) к заземляющему электроду	Любой проводник между металлическими корпусами машин/устройств для выравнивания потенциалов
Применение	Баланс несимметричной нагрузки, защита системы	Защита от удара и неисправностей	Срабатывание автомата при большом токе из-за изменения разности потенциалов
Приложения	Эффективный обратный путь тока между оборудованием и силовой системой	Сброс паразитной энергии в землю для защиты человека, касающегося корпуса при КЗ	Выравнивание напряжений на устройствах и низкоомный путь к источнику для срабатывания автомата при токах КЗ