Система тn s объяснение. Системы заземления

Стандарт Стандарт ПУЭ 1.7, EN60950, IEC60364
Схемы электроснабжения нагрузки TNC, TNCS, TNS, TT, IT

TNC – Нейтраль и PE («земля») объединены вместе везде в системе в единую щину PEN.
Neutral and PE (protected earth conductor) are combined throughout the system.

TNS – Нейтраль соединена с землёй трансформатора, но не соединена с землёй (PE) где-нибудь ещё в системе. PE приходит на объект от трансформатора отдельно и может быть соединена с местной землёй.

Neutral is earthed at the transformer but is not bonded to earth or the PE elsewhere. PE is carried to the site from the transformer and bonded to site earth.

TNCS – Общая в начале шина PEN затем разъеделяется на 2 отдельных проводника: N (нейтраль) и PE (защищённую шину земли). Стандарт США – разновидность данного. Нейтраль заземлена на трансформаторе.

TNCS splits the combined PEN into a separate neutral and PE at service entry (U.S. practice is a variation of this). The neutral is earthed at the transformer.

TT – Нейтраль заземлена на трансформаторе. Местная Земля – PE (объект-потребитель) не связана с нейтралью. Между землёй трансформатора и землёй потребителя (PE) соединений нет.

Neutral is earthed at the transformer. The PE originates at site but is not bonded to the neutral. There is no interconnection between PE and transformer earth.

IT – Нейтраль трансформатора не заземлена (или заземлена через сопротивление с высоким импедансом).

The transformer is unearthed (or earthed through high impedance). The PE originates at site but is not bonded to a service conductor; no conductor in this system is designated as ‘neutral’ (standard IT system).

Разновидности IT системы:

  • A) проводник «N / Нейтраль» отсутствует в системе (стандартная счистема IT).
  • B) проводник «N / Нейтраль» есть в системе.

Нейтраль на потребителе также не заземлена (или заземлена через сопротивление с высоким импедансом).

Для обоих случаев возможны разновидности:

  • I) Местная Земля – PE (объект-потребитель) отсутствует. Потребитель использует PE от трансформатора.
  • II) Местная Земля – PE (объект-потребитель) есть. Потребитель может использовать местную Землю или Землю трансформатора. Эти Земли могут быть как соединены так и не соединены.

Главное требование системы IT – незаземлённая или импедансно-заземлённая нейтраль трансформатора.

Термины / сокращения:

  • T – Terra / Земля (лат. terra, франц. terre)
  • N – Neutral / Нейтраль
  • C – Combined / Совмещённый
  • S – Separated / Отдельный
  • I – Isolated / Изолированный (франц. terre isolee)
  • PE – Protected Earth conductor / Защищённая шина Земли
  • PEN – Protected Earth + Neutral conductor / единая шина объединяющая Нейтраль (N) и Землю (PE)

Различные стандарты СИСТЕМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Трём системам заземления дан официальный статус посредством стандарта (IEC 60364) который подразделяется на большое число национальных стандартов.

Системы TN

Основные принципы схемы TN:

  • Нейтраль трансформатора заземлена, поэтому корпуса нагрузок (подключенные к заземлению PE или PEN трансформатора) оказываются гальванически соединены с нейтралью.

Существующие варианты схемы TN:

  • TNC – «Земля» и нейтраль объединены в 1 проводнике (PEN) (C = Combined).
  • TNS – «Земля» и нейтраль разъединены (PE и N) (S = Separate).
  • TNCS = TNC+TNS Объединённые вначале «Земля» и нейтраль затем разъединяются (CS = Combined then Separate). То-есть TNC преобразуется в TNS.

Система TNS не может существовать перед системой TNC.

Система TNС (TN-C). Нарушение изоляции в системе TNC

Общие замечания:

В системе TNC, с защитными токовыми автоматами, нарушение изоляции опасно. Разрушение изоляции, то есть замыкание фазного проводника на «Землю» вызывает рост тока замыкания до максимального значения, ограниченного защитными автоматами в цепи.

Такая защита во многих случаях достаточна для защиты самой нагрузки, но не является полной, например если изоляция разрушена не полностью и ток фаза-«Земля» недостаточен для срабатывания защитного автомата. Однако этого может привести к возникновению пожара или для опасного поражения током человека, а защитный автомат при этом не сработает (не обеспечит защитное отключения аварийного участка цепи).

Cистема имеет самый низкий уровень безопасности так как УЗО корректно установить невозможно.

Несмотря на опасность система продолжает использоваться в России в т.ч. на госпредприятиях. В России в настоящий момент вытесняется системой TNS.

Подробные замечания:

Рис.1. Нарушение изоляции в системе TNC

Возможные варианты:

  • Человек коснулся фазного проводника и «Земли» одновременно.
  • При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус (на «Землю»).
  • Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус (на «Землю»).
Система TNS (TN-S). Нарушение изоляции в системе TNS

Общие замечания:

Максимальная степень безопасности может быть достигнута путём установки УЗО. Система является самой распространённой в мире. В России введена как стандарт.

Степень безопасности TNS выше чем TNC по следующим причинам (П1, П2):

  • П1) защитные автоматы в TNS при срабатывании могут размыкать цепь полностью (как нейтраль так и фазы), защитная шина «Земли» PE продолжает при этом выполнять свои функции. В то время, как и в системе TNC при аварии могут быть разомкнуты только фазы.
  • П2) Защитный проводник «Земля» PE выполняет только свои функции, то есть служит заземлением. В то время как в системе TNC защитный проводник выполняет сразу две функции: заземления и нейтрали, что может привести к проблемам, например: нагрузка (ПК) будет «зависать» от помех из-за некачественного заземления, так как на заземляющем проводнике возникают наводки (помехи), вызванные текущим по нему току нагрузки.

Подробные замечания:

Рис.2. Нарушение изоляции в системе TNS

Возможные варианты:

Система TNСS (TN-C-S). Нарушение изоляции в системе TNСS

Общие замечания:

В системе TNS, с защитными токовыми автоматами, нарушение изоляции опасно. Разрушение изоляции, то есть замыкание фазного проводника на «Землю» вызывает рост тока замыкания до максимального значения, ограниченного защитными автоматами в цепи.

Такая защита во многих случаях достаточна для защиты самой нагрузки, но не является полной, например, если изоляция разрушена не полностью и ток фаза-«Земля» недостаточен для срабатывания защитного автомата. Тем не менее, этого тока может быть достаточно для возникновения пожара или для опасного поражения током человека, а защитный автомат при этом не сработает (не обеспечит защитное отключения аварийного участка цепи).

Система защиты имеет средний уровень безопасности, так как установив УЗО можно добиться достаточно высокой степени безопасности, но при этом остаётся проблема некачественного заземления из-за использования объединённой шины PEN.

Используется достаточно часто в России. В России в настоящий момент вытесняется системой TNS.

Подробные замечания:


Рис.3. Нарушение изоляции в системе TNCS

Возможные варианты:

  • Человек коснулся фазного проводника и Земли одновременно.
  • При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).
  • Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).

Система TT

Основные принципы схемы TT:

  • Нейтраль трансформатора заземлена.
  • «Земля» / корпус нагрузки также заземлены.
  • «Земля» трансформатора не связана кабелем с землёй нагрузки / потребителя (PE).
Нарушение изоляции в системе TT

Общие замечания:

Степень безопасности зависит от сопротивления между «Землей» трансформатора ТП и «Землей» потребителя. Если это сопротивление низкое, безопасность такая же как в TNS с УЗО. Если это сопротивление высокое, безопасность системы снижается, так как УЗО может не сработать.

Установка УЗО является общепринятой в системе TT. Данная система в России используется редко.

Подробные замечания:

Рис.4. Нарушение изоляции в системе TT

Возможные варианты:

  • Человек коснулся фазного проводника и Земли одновременно.
  • При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).
  • Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).

Показана стандартная схема ТТ с УЗО. Ток пробоя (нарушения) изоляции фазных проводов и нейтрального провода ограничен сопротивлением (импедансом) участка между «Землей» трансформатора и «Землей» потребителя.

Защита обеспечена Устройством защитного отключения (УЗО): повреждённый блок / участок отключается устройством УЗО как только порог тока ΔI УЗО помещённого перед данным блоком / участком будет превышен током утечки / пробоя изоляции (на землю) IL :

IL > ΔI

IL = UL / RL – ток пробоя / утечки / leakage

Условие надёжной работы УЗО:

R (CD) << 220 В / ΔI; для УЗО с ΔI =30мА: R (CD) << 7кОм.

R (AB) =RL – сопротивление повреждённого участка (между точкой токоведущего проводника из которого произошла утечка на «землю» и «Землей»).

U (AB) =UL – разность потенциалов между точкой токоведущего проводника (из которого произошла утечка на «землю») и «Землей» (напряжение пробоя).

R (CD) – сопротивления между «Землей» трансформатора ТП и «Землей» потребителя.

Если R (CD) мало (в норме), то при нарушении изоляции срабатывание УЗО будет обеспечивать безопасное отключение аварийного участка и свидетельствовать, что это место подлежит ремонту.

Если R (CD) велико (не в норме) и УЗО работать не будет, то первое нарушение изоляции не приведёт к удару током, но отсутствие сработавшего УЗО не позволит обнаружить аварию и сделать своевременный ремонт, а второй пробой приведёт к аварии.

Система IT (Изолированная нейтраль)

Основные принципы схемы IT:

Подробные замечания:

Рис.5б. Двойной пробой / нарушение изоляции в системах IT

I L1 = U Ф / R линии

U L1 = R L1 * I L1

Первое нарушение изоляции не опасно в IT! То есть человек безопасно может коснуться одновременно фазы и «Земли »в IT.

R L1 – сопротивление повреждённого участка (между точкой токоведущего проводника из которого произошла утечка на землю и «Землей».

U L1 – разность потенциалов между точкой токоведущего проводника (из которого произошла утечка на землю) и «Землей» (напряжение пробоя).

U ф – фазное напряжение трансформатора

I L1 – ток пробоя / утечки / leakage.

Если происходит второе нарушение изоляции на другом фазном проводнике, в то время как первое нарушение ещё не устранено (см. рис. 5б), контактная разность потенциалов второго места нарушения (напряжение пробоя) равна U L2 = √3*U Ф -U L1 может быть велика и опасна.

При малых сопротивлениях первого и второго повреждённых участков (R L1 , R L2 ) значительный ток утечки может протекать по проводнику, соединяющему «земли» первого и второго повреждённого участков (корпуса нагрузок):

I L1 = I L2 = √3*U Ф / (R L1 + R L2)

Второе нарушение изоляции опасно в IT!

Корпуса нагрузок приобретают потенциалы, обусловленные этим током. Таким образом, если КЗ на 1 участке не опасно то последующее КЗ на 2 участке так же опасно, как и в системах TN. Поэтому необходимо УЗО.

Обозначения:

  • U L1 (U L2) – напряжение пробоя первого (второго) повреждённого участка.
  • U Ф – фазное напряжение трансформатора.
  • I L1 (I L2) – ток пробоя/утечки 1 участка (2 участка).
  • R L1 (R L2) – сопротивление 1 (2) повреждённого участка.

Совместное использование автоматов токовой защиты и УЗО обеспечивают в данных случаях необходимую защиту. В этом случае по безопасности система IT сравнима с TNS с УЗО, то есть срабатывание УЗО (аварийный участок отключается) свидетельствует о том, что произошло первое нарушение изоляции и позволяет его своевременно устранить.

Для надёжного срабатывания УЗО требуется установка принудительного сопротивления Z N (Нейтраль-«Земля») обычно не более 1500 Ом. Без этого сопротивления первый пробой нельзя обнаружить (и своевременно устранить), если в системе других устройств нет (кроме УЗО и токовых автоматов – см. ниже).

Кроме этих возможностей, только система IT позволяет ещё сильнее повысить безопасность.

Дополнительно повысить степень защищённости можно установкой ПМИ / PIM (постоянного мониторинга изоляции / датчика изоляции). ПМИ представляет собой высокоомный амперметр (или вольтметр, подключенный параллельно Z N ), включаемый так же как и Z N между Нейтралью и «Землей» ТП.

ПМИ позволяет:

  • Точно фиксировать серьёзные пробои фаза – «Земля», вплоть до КЗ.
  • Постоянно фиксировать состояние изоляции проводников в системе (медленное старение и ухудшение параметров изоляционного материала).

В отличие от остальных систем (TN, TT), это позволяет обнаружить первое нарушение изоляции, но не отключать аварийный участок (так как в IT первое нарушение изоляции не опасно), а довести работу на нём до конца, и только после ее завершения произвести штатное отключение и ремонт изоляции. Это особенно важно, например, для больниц и др. мест где важно не столько своевременно автоматически «отрубить» аварийную цепь, сколько заранее устранять все неисправности и исключать возможности внезапного неконтролируемого автоматического отключения цепей. Поэтому система IT введена во многих странах как стандарт для госпиталей, сооружений связанных с проводящими средами (водой, землёй и др.), например, корабли, метро и др. мест требующих повышенной безопасности.

Таким образом под повышенной безопасностью системы IT понимается возможность безопасно обнаруживать и устранять аварии изоляции всех проводников в системе.

В IT системе установка токовых автоматов обязательна. УЗО устанавливаются в зависимости от особенностей нагрузок и применяемых Z N и ПМИ.

Кроме этого, сами защитные цепи ПМИ дополнительно защищаются, например, на ТП с помощью разрядника или блока защиты от выбросов напряжения (surge limiter, surge suppresor).

Обозначения:

  • SCPD (Short-Circuit Protection Device) – автомат защиты от короткого замыкания, токовый автомат, автоматический выключатель с термомагнитным расцепителем. Автомат размыкает цепь, если ток в цепи превысил паспортный номинальный ток автомата.
  • RCD (Residual Current Devices) – УЗО, устройство защитного отключения, устройство разностного тока или более точное название: устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокращенно УЗО−Д) или выключатель дифференциального тока (ВДТ) или защитно-отключающее устройство (ЗОУ) – механический коммутационный аппарат, который при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения вызывает размыкание цепи нагрузки.
  • PIM (permanent insulation monitor) – ПМИ постоянный мониторинг изоляции / датчик изоляции.
  • Z N optional impedance – дополнительное принудительное сопротивление Нейтраль-Земля на ТП.
  • Surge Limiter (surge suppresor, surge arrestor) – разрядник или блок защиты от выбросов напряжения или блок защиты от перенапряжения.

Внимание!

Все вышеприведённая информация относится к защите пользователя, имеющего доступ только к изолированным проводам и электрооборудованию в защитном корпусе.

Пожалуйста помните, что более глубокое проникновение в электрооборудование может быть опасно для жизни, даже при самых безопасных системах заземления, при использовании автоматов, УЗО, датчиков изоляции и т.п.

Примеры тяжёлой опасности для человека:

Пример 1

Установлены: Любая система заземления. Любые устройства защиты в цепях переменного тока. ИБП 100 кВА – батареи в батарейном кабинете всегда под напряжением (в том числе. при отключенном ИБП) и опасны.
ВНИМАНИЕ! ВЫСОКОЕ ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!

Пример 2

Система IT. Есть автомат. Есть УЗО. Есть датчик изоляции. Есть изолированный коврик. Имеется любое устройство, например, электромотор, стабилизатор, ИБП 100 кВA. Касание (одновременное) человеком фазы и нейтрали или двух фаз на клеммной панели (или соответствующих проводов с нарушенной изоляцией) этого устройства опасно
ВНИМАНИЕ! ВЫСОКОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!
(УЗО не сработает, если человек находится на изолирующем коврике!)

Пример 3

Так же поражение человека может случиться вообще без касания им проводников под током, например гаечный ключ уроненный на клеммы сборки аккумуляторов 100 А·ч может сгореть как предохранитель с опасной световой вспышкой и поражая окружающее пространство брызгами металла.

Внимание!

Для обеспечения полной безопасности необходимо ещё 4 дополнительных условия:

  1. Разработчик оборудования принял меры по обеспечению высокого уровня безопасности оборудования и его обслуживания.
  2. Инженер, работающий с оборудованием, принял меры по обеспечению высокого уровня безопасности проводимых работ.
  3. Окружающая среда в норме, например, температура, влажность в норме и нет опасности прорыва соседней водопроводной трубы и т.д.
  4. Часы наработки оборудования не превысили опасный предел (вопрос времени).

Питающие сети системы TN имеют непосредственно присоединенную к земле точку. Открытые проводящие части электроустановки присоединяются к этой точке посредством нулевых защитных проводников.

В зависимости от устройства нулевого рабочего(N) и нулевого защитного(PE) проводников различают следующие три типа системы TN:

  • система TN-C- функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей сети;
  • система TN-C-S - функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети;
  • система TN-S - нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе.

Система заземления TN

1- заземление нейтрали, 2- токопроводящие части

В системе TN-C нулевой рабочий проводник - N объединен с нулевым защитным проводником - РЕ в один проводник – PEN.

Система TN-C запрещена в новом строительстве, в цепях однофазного и постоянного тока. Это требование не распространяется на ответвления от ВЛ напряжением до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии(ПУЭ 1.7.132).

Система заземления TN-C-S

В системе TN-C- S во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник - РЕN разделен на нулевой защитный - РЕ и нулевой рабочий - N проводники.

У электроустановок с типом системы заземления TN-C-S нейтраль питающей линии является совмещенным нулевым защитным- PE и нулевым рабочим - N проводником (PEN). В системе TN-C-S все открытые проводящие части эктроустановки имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции.

Обозначения для электроустановок напряжением до 1 кВ

/1.7.3./ Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

  • система TN - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
  • система TN-С - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении;
  • система TN-S - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;
  • система TN-C-S - система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания;
  • система IT - система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены;
  • система ТТ - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Первая буква - состояние нейтрали источника питания относительно земли:
Т - заземленная нейтраль;
I - изолированная нейтраль.
Вторая-буква - состояние открытых проводящих частей относительно земли:
Т - открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
N - открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.
Последующие (после N) буквы - совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:
S - нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник);

В пункте №1.7 ПУЭ изложены требования к схемам выполненного заземления, так как есть естественная система заземления и искусственная схема заземляющих устройств, конструкций и оборудования.

Схема заземления считается естественной в том случае, если в земле постоянно находятся металлические части объектов заземления, такие как металлические трубы и сваи, разного диаметра арматура, другие предметы, имеющие способность проводить ток.

Исходя из того, что параметры растекания тока в земле от естественных заземлителей сложно контролировать, применение их в работе электрических установок запрещается. Во всей нормативной документации разрешается работать электроустановкам, имеющим искусственное заземление.

Созданное устройство заземления оборудования или зданий имеет основной параметр - это значение сопротивления, которое подлежит нормированию. В этом случае есть контроль над растеканием тока, поступающего по заземляющему устройству в землю.

Показатели сопротивления заземлителя зависят от таких факторов, как:

  • вид грунта и его состояние;
  • конструкция заземляющего устройства;
  • материал, применяемый для выполнения конструкции заземлителя;
  • площадь контакта устройства заземления с грунтом.

Виды искусственных заземлителей:

Классификация систем заземления проводится Международной электротехнической компанией (МЭК), а документом по реализации схем заземлителей в РФ является ПУЭ, пункт №1.7. Он регламентирует и классифицирует системы заземляющих устройств. Все системы имеют сокращенное обозначение, по начальным буквам французских слов: Земля - «TERRE» (Т), Изолировать - «ISOLE» (I), Нейтраль - «NEUTER» (N) и слов английского происхождения: Комбинированный - «COMBINED» (С), Раздельный - «SEPARATED» (S).

Назначение принятой аббревиатуры МЭК следующее:

  • Т обозначает заземление;
  • N показывает подключение устройства к нейтрали;
  • I указывает на применение изолированных проводов;
  • C говорит о том, что в заземляющем устройстве объединяются функции защитного и функционального «нулевого» провода;
  • S указывает на то, что в заземляющей схеме применяется раздельное применение функционального «нулевого» провода и провода защитного заземления.

Заземляющие схемы, виды:

Во всех системах искусственного заземления первая буква показывает на то, как сделано заземляющее устройство на источнике энергии (трансформатор, генератор), а вторая - на способ заземления потребляющих электрическую энергию объектов. Специалисты выделяют три системы заземляющих устройств: ТТ, IT, TN. Кроме этого в заземляющей системе ТN есть три подсистемы, они обозначаются как TN-S, TN-C, TN-C-S.

Заземляющее устройство TN

Система заземления TN подразумевает совместную работу «нулевого» провода функционального назначения, а также защитного провода с «общей» глухо заземленной «нейтралью» от генератора или от понижающей трансформаторной подстанции. В этой схеме предусматривается подключение к «нулю», который соединен с «нейтралью», всех имеющих экран кабелей, а также токопроводящего корпуса оборудования. Нулевые провода в этой системе имеют обозначение по ГОСТу Р50571.2 – 94:

  • N обозначает функциональное назначение, «ноль»;
  • PE указывает на защитное назначение «нуля»;
  • PEN показывает совмещенное назначение функциональных и защитных проводов «нуля».

Системы TN строятся с применением глухо заземленной «нейтрали» и подключением «нулевых» проводов (N) на заземляющий контур. Он делается рядом с понижающей трансформаторной подстанцией. В этой заземляющей схеме не применяется дугогасящий реактор. В ней есть подвиды, которые разделяются по способу включения «нулевого» провода N и PE.

Система TN-C заземляющего устройства

Описание схемы TN-C заземляющего устройства необходимо начинать расшифровкой буквенных значений, которые говорят о совмещении функциональных «нулевых» проводов с защитными проводами. Четырехпроводная схема подключения оборудования, системы заземления электроустановок являются примером реализации этого заземляющего устройства, когда три фазы и «ноль» приходят на объект подключения. Заземляющей шиной является приходящий «ноль», на него надо подключить через защитные провода все электропроводящие элементы корпуса оборудования, устройств и приборов, системы освещения.

Что такое заземляющая система TN-C:

При реализации этой заземляющей оборудование схемы есть существенный недостаток - отсутствие защитной функции, когда в процессе работы установки «нулевой» провод потеряет контакт с оборудованием (отгорит, сломается). В этом случае на токопроводящих частях корпуса появится опасное для здоровья человека напряжение. На практике в квартире при реализации этой заземляющей схемы розетки остаются без земли, все оборудование «зануляется».

В этой заземляющей системе при попадании фазы на корпус оборудования срабатывает защитное отключающее устройство, и возможность попадания человека под напряжение исключается быстрым отключением. Важно! Предохранители и автоматы должны иметь рассчитанные номиналы, чтобы работала схема (C и TN). Необходимо также обратить внимание на тот фактор, что в этой заземляющей системе нельзя применять дополнительный защитный контур во влажных помещениях дома, квартиры (ванная комната, санузел). По этой системе подключены все жилые дома советской постройки, уличное освещение.

Система TN-S

Тип заземления по схеме TN-S считается прогрессивным вариантом заземляющих устройств TN, это безопасный вид заземления в котором функциональный «ноль» отделен от защитного провода. Система применяется с начала 30-х годов ХХ века, дает высокую степень защиты по электрической безопасности для здоровья человека, но как недостаток имеет высокую стоимость реализации схемы заземления. Схемой TN-S заземляющего устройства предусматривается на понижающей трансформаторной подстанции разделять РЕ и N провода и подключать для трехфазного напряжения объекты по пяти проводам, а для однофазных объектов - по трем.

В правилах ПУЭ обращается внимание, что этот вид заземляющего устройства рекомендуется к установке на важных объектах с применением электропитания, а также на объектах энергоснабжения, что дает высокую степень защиты по электрической безопасности. Широко эта система не применяется: большие траты на материалы, ориентированность российских электрических систем на четырехпроводную схему доставки энергии к потребителю.

Типы систем заземления по схеме TN имеют широкое применение, и для того чтобы стала чаще применяться схема TN-S, которая по деньгам будет немного дороже TN-C – это система TN-C-S, которая позволяет с понижающего трансформатора подавать электроэнергию с применением комбинированного «нуля» (PEN) имеющее подключение к нейтрали глухозаземленной. В этой схеме при входе на объект электроснабжения провод разделяется на PE - защитная функция, и N - функциональный (рабочий) «ноль».

Недостатком этой заземляющей схемы является возможность полной утраты защиты на территории трансформатора (источника), и, как следствие, - объект электроснабжения остается без защиты от поражения электрическим током. По этой причине правилами указываются проведение мероприятий на стороне источника электропитания для полной защиты провода (PEN) от механических повреждений.

Заземляющее устройство (ТТ)

Данная схема заземляющего устройства применяется для потребителей электроэнергии через воздушную линию. Когда нет возможности обеспечить надежность комбинированного «нуля», применяется схема TT, когда нейтраль источника «глухо» заземлена, передача энергии проводится в четыре провода с функциональным «нулем» и тремя фазами. На объекте электропотребления по этой системе предусматривается местное устройство заземления по действующим правилам, а все токоведущие элементы и корпуса оборудования через проводники подключаются к местной схеме заземления.

Широкое применение этого способа реализации заземляющего устройства получило коттеджное строительство, в загородных домах его применяют для обеспечения электробезопасности. В городах этой схемой пользуются для снабжения временных точек электроэнергией (открытая концертная площадка, торговые лотки). Обязательно при использовании этого заземляющего устройства применение оборудования защитного отключения, наличие громоотвода и грозовой защиты.

Заземляющая схема (IT)

В организации заземляющего устройства по схеме IT важным элементом является изолированная нейтраль на стороне источника энергоснабжения (I), а на стороне объекта, получающего энергию, должен быть заземляющий контур (Т).

По этой схеме объект потребления получает электроэнергию по минимально необходимым для передачи проводам, а все оборудование на стороне потребителя должно иметь заземление через провода на местное заземляющее устройство.

Вывод

Необходимо понимать, что все заземляющие системы имеют одно назначение - обеспечить защиту здоровья человека по электрической безопасности, из чего следует надежная работа всего оборудования. В задачу проектировщиков при выборе схем заземляющих устройств входит нахождение компромиссного варианта, при котором возможность появления на токоведущих частях оборудования напряжения становится минимально возможным.

Выбранная система должна защитить человека от напряжения быстрым отключением фазного провода от сети или возможностью снятия напряжения с корпуса оборудования.

Применяться эта схема стала еще с 40-ых годов 20-го века. Впервые она была применена в европейских странах, где и используется до сих пор. У нас, в России, сейчас стоит точно такая же задача. Задача эта состоит вот в чем: проектируя и выполняя монтаж проводки на новых объектах в однофазных сетях, требуется применять кабельные линии, имеющие три жилы (фазная, нейтральная и жила PE), для сетей же, имеющих три фазы, такой кабель должен иметь пять рабочих жил (фазы А, В, С, нейтраль и PE). Все это должно начинаться от источника энергии вплоть до самой последней розетки потребителя. Иными словами, у такой системы заземления имеется два нейтральных провода (рабочая и защитная).

Такие требования не являются пустым звуком: подобные рекомендации, предписывающие переход от заземления по схеме TN-C на систему TN-S, или TN-C-S, обусловлены общеизвестным документом, именуемым ПУЭ (в пункте 1.7.132). Быстрый переход на эту систему невозможен по причине большой затратности и дороговизны такой системы.

Преимущества

Вот какие плюсы имеет данная схема заземления:

  1. Нет надобности контролировать состояние заземляющего контура;
  2. Значительно более высокая надежность и безопасность системы по сравнению с другими;
  3. Эта система позволяет использовать и дифавтоматы с целью повышения защищенности;
  4. Такая система практически полностью исключает появление наводок высокой частоты на потребительские силовые линии.

Недостаток ее только один – большая стоимость при переделке.

Попытаюсь подоходчивей объяснить замечательность этого перехода. Для того, чтобы это выяснить, надо рассмотреть его электросхему. Она схожа с традиционным вариантом электроснабжения, в котором, кроме фазных проводов, имеется и провод нуля, с той огромной разницей, что для него не нужно дополнительное заземление ни на «N»-линии, ни на «PE»-линии, а выполняется она лишь на первом источнике тока. Все это дает возможность выполнения разделения рабочих функций и функций защиты по разным питающим шинам. Подобная схема становится очень актуальной при полном отсутствии контроля состояния контуров защитного заземления.

Такая система стала главной рабочей заземляющей системой, применимой к зданиям, содержащим информационное и телекоммуникационное оборудование. В этой системе обеспечено полное отсутствие обратных токов РЕ-проводника , а это значительно уменьшает возможность возникновения помех электромагнитного типа. Во время эксплуатации системы, нужно, лишь, следить за тем, чтобы соблюдалась принадлежность проводов РЕ и N. Для максимального снижения помех, лучше всего, иметь встроенную (либо пристроенную) ТП.

Зданиям, в которых имеется, либо возможна установка значительного числа оборудования, обрабатывающего информацию или любого другого оборудования, которое чувствительно к помехам, требуется особенный контроль проводов защиты и проводов рабочего нуля от точки подачи питания для предотвращения, либо сведения к минимуму воздействий электромагнитного типа. Проводники эти ни в коем случае не подлежат объединению, иначе, нагрузочный ток, в особенности сверхток, что возникает во время однофазного КЗ, пойдет кроме нулевого рабочего провода, по защитному нулю и приведет к помехам.

Наконец, есть смысл рассказать об . Дело в том, что соединение оборудования с заземлителями обеспечивают именно они. Если требуется заземление непосредственного типа, то оно монтируется под специальную гайку. В розетке же, такое соединение происходит через специальные «заземляющие ножи». Розетки евростандарта от старых «совдеповских» отличны по диаметру гнезда и наличием специальных «ножей заземления».

Вывод

Отсюда мы видим, что такая система организации заземления значительно более надежна, нежели другие. Именно по этой причине в России стоит вопрос о постепенном переходе именно на эту схему заземления. Надеюсь, я достаточно доходчиво разъяснил суть и принципы заземляющей системы TN-S и ни у кого не возникнет вопросов по ее полезности, безопасности и необходимости перехода на нее всей России.

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» - комбинированный и раздельный.

  • T — заземление.
  • N — подключение к нейтрали.
  • I — изолирование.
  • C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
  • S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй - потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

  • N — функциональный «ноль»;
  • PE — защитный «ноль»;
  • PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае - глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых - утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять - соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S


Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S


С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» - ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.


При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT


Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника - «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления - «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник - потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное - жизнь человека.

Смотрите также .

Поделиться: