Системы заземления для современных электроустановок

Область применения

Рассмотрим, в каких случаях применяется данный тип заземления. Следует заметить, что система ТТ является в некотором роде неординарной мерой. Дело в том, что ПУЭ предписывает в сетях с глухозаземленной нейтралью применять, как правило, заземление TN. Оно имеет несколько разновидностей, общей конструктивной чертой которых является объединение цепей заземления нейтрали трансформатора и электроустановок потребителя. Защита, выполняемая по такому принципу, наиболее легко выполнима с точки зрения потребителя, осуществляющего подключение к электрической сети. Эта система не требует сооружения заземляющего устройства на объекте потребителя.

Применение заземления ТТ предписывается только в тех случаях, когда система TN не обеспечивает необходимого уровня безопасности. Обычно это имеет место при неудовлетворительном техническом состоянии питающей воздушной линии, особенно сооруженной по временной схеме. В таких условиях, как правило, высока вероятность повреждения заземляющего проводника, то есть, потеря электрической связи между заземляющим устройством на подстанции с заземляющими цепями потребителя. Эта ситуация чревата тем, что при пробое изоляции, напряжение прикосновения к корпусам электрооборудования может оказаться равным рабочему напряжению сети. По этой причине, основной сферой применения схемы ТТ служат объекты, электроснабжение которых носит временный характер. Например, строительные площадки, вагончики и т.п.

Довольно часто встречаются случаи, когда заземление ТТ применяется в частном доме или на даче. Реализация такой схемы достаточно трудоемка, особенно для частного владельца. Вопросы, как сделать заземлитель и установить УЗО, смогут решить, пожалуй, только специалисты. Построить на своем участке заземляющее устройство, отвечающее требованиям правил, под силу не каждому владельцу. К сказанному можно также добавить, что применение системы следует согласовать с организацией, осуществляющей электроснабжение.

В соответствии с ПУЭ, эксплуатация электрооборудования, заземление которого выполнено по системе ТТ, запрещена без использования УЗО. На рисунке 2 проиллюстрирована схема подключения УЗО.

Устройство защитного отключения (УЗО), это система защиты, осуществляющая отключение установки при возникновении тока утечки, обусловленного повреждением изоляции. Этот аппарат реагирует на разность токов, протекающих по фазному и нулевому проводам, поэтому называется автоматическим выключателем дифференциального тока. При повреждении изоляции электроустановки, образуется шунтирующая цепь через корпус оборудования на землю. В результате образуется ток утечки на заземление.

Виды искусственного заземления

Если рассматривать по функциональности, то существует защитное и рабочее заземления. Первое обеспечивает безопасность людей при использовании электроприборов, а второе – нормальную работу электроустановок. По типу заземления нулевого провода делятся на системы с изолированной (IT) и глухозаземленной (TN) нейтралью. На рисунке показаны все типы заземления.

В системе IT нулевой провод генератора электроэнергии не имеет гальванической связи с заземлением, а токопроводящие части намеренно заземляются. Допускается между заземлителем и нейтралью установка дугообразующего устройства или приборов с большим внутренним сопротивлением.

Система заземления TN самая распространенная. В ней нулевой провод генератора электроэнергии глухо заземлен, а токопроводящие части с помощью специальных шин присоединяются к нему.

Она подразделяется еще на четыре подвида:

• систему заземления TN-С, в ней рабочий и защитный нулевые провода представляют собой один проводник от источника до потребителя энергии;
• систему TN-S, в ней рабочий и защитный нулевые провода представляют собой два проводника от источника до потребителя энергии;
• систему заземления TN C S, в ней рабочий и защитный нулевые проводники представляют собой один проводник, начиная от генератора электроэнергии, затем на каком-то участке разделяются на два;
• систему ТТ, в ней нулевой провод генератора электроэнергии глухо заземлен, а открытые токопроводящие части потребителя электроэнергии заземлены через собственное заземление, которое никак не связано с нулевым проводом генератора электроэнергии.

Первый символ аббревиатуры сообщает, в каком состоянии относительно земляного слоя находится нулевой провод производителя электроэнергии (генератора, трансформатора).

Т – заземленный нулевой проводник.

I — изолированный нулевой проводник.

Второй символ информирует о состоянии токопроводящих частей относительно заземления.

Т — токопроводящие части заземлены, состояние нулевого провода генератора электроэнергии значения не имеет;

N — токопроводящие части присоединены к глухозаземленному нулевому проводнику источника электропитания.

Символ после N показывают, как соотносятся рабочий и защитный нулевые проводники.

S (separated)— разделены рабочий (N) и защитный (PE) нулевые проводники.
С (combined)— объединены в (PEN) проводе N и PE проводники.

Система IT

Система IT предназначена для использования в учреждениях, где могут использоваться высокочувствительные приборы (лаборатории, медучреждения).

Особенность IT сводится к тому, что нейтраль трансформаторной подстанции заизолирована по отношению к земле, или же для заземления используются специальные приборы и устройства, обладающие высоким сопротивлением.

А вот открытые участки электроустановок заземлены классическим способом – через заземляющий контур.

Использование системы IT обеспечивает минимальное воздействие электромагнитных полей на чувствительную аппаратуру.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Как заземлить стиральную машину

Система заземления TT.

СистемаТТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

1 — заземлитель источника питания; 2 — открытые проводящие части;

3 — заземлитель корпусов оборудования

Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система ТТ ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие:

где I_a — ток срабатывания защитного устройства; R_a — суммарное спротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников — заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника. (ПУЭ1.7.59. ) В системе ТТ трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землей. Все открытые проводящие части электроустановки, в системе заземления ТТ. непосредственно связаны с землей через электрически независимый от нейтрали трансформаторной подстанции заземлитель. Нулевой проводник ВЛ или КЛ, в электроустановках с системой заземления TT, выполняет функции только нулевого рабочего проводника(N).

Система заземления TT разрешена относительно недавно в ПУЭ-7, а в редакции ПУЭ-6 система TT была запрещена:

Систему TT разрешили, когда стало возможным массовое применение узо. Почему запрещено без узо?: В системе, с электрически независимым от нейтрали трансформаторной подстанции заземлителем(сист. TT), при коротком замыкании на землю — вероятность того, что сработает автоматический выключатель очень мала(для этого нужно очень низкое сопротивление заземлителя, обеспечение большой кратности тока короткого замыкания и т.п.). Автоматический выключатель, в системе TT, сработает только при коротком замыкании между рабочим нулём и фазой.

Как сделать заземляющий контур

В многоквартирных домах мероприятиями по переходу на систему заземления TN-C-S, как правило, занимаются специализированные предприятия. Они производят соответствующие переключения в ВРУ дома или подъезда и обустраивают дополнительный заземляющий контур. Практика показывают, что бывают случаи, когда безграмотные в вопросах электротехники, но не в меру активные жильцы, пытаются совершить модернизацию схемы электроснабжения для своей отдельно взятой квартиры самостоятельно. Для этой цели в качестве заземляющего контура они пытаются использовать стояки водопровода или теплоснабжения, что категорически запрещено, т.к. данный способ неизбежно приводит к электротравматизму и оказывает пагубное воздействие на срок службы трубопроводов и приборов отопления.

Для условий частного дома изготовить дополнительное заземление не сложно, самой популярной и надежной является замкнутая схема в виде треугольника:

Электрод, погруженный в землю – уголковая сталь, перемычка – стальная полоса, заземляющий проводник – стальной прут. Площадь поперечного сечения стальных комплектующих контура должна быть не менее 50 мм2. Более подробно о том, как сделать заземление в доме, мы рассказывали в отдельной статье!

Требования к устройству заземления

Самой важной характеристикой заземляющего устройства является его сопротивление. Требование к этому параметру, если заземление выполнено по системе ТТ, можно выразить следующим образом:. При этом, в случае применения нескольких устройств защитного отключения, учитывается дифференциальный ток срабатывания того устройства, где он имеет максимальное значение

При этом, в случае применения нескольких устройств защитного отключения, учитывается дифференциальный ток срабатывания того устройства, где он имеет максимальное значение.

Кроме этого требования, должна быть выполнена основная система уравнения потенциалов. Суть мероприятия заключается в соединении между собой следующих конструкций:

• Заземляющее устройство, выполненное на объекте.
• Металлические трубопроводы отопления, водоснабжения (холодного и горячего), канализации, газоснабжения.
• Металлические конструкции, относящиеся к каркасу здания.
• Металлические детали вентиляционных систем, а также систем кондиционирования.
• Заземляющее устройство, входящее в состав молниезащиты частного дома.

Система заземления TN-C

Заземление TN относится к системам с глухозаземленной нейтралью. Одной из его разновидностей является заземляющая система TN-C. В ней объединяются функциональный и защитный нулевые проводники. Классический вариант представлен традиционной четырехпроводной схемой, в которой имеется три фазных и один нулевой провод. В качестве основной шины заземления используется глухозаземленная нейтраль, соединяемая со всеми токопроводящими открытыми деталями и металлическими частями, с помощью дополнительных нулевых проводов.

Главным недостатком системы TN-C является потеря защитных качеств при отгорании или обрыве нулевого проводника. Это приводит к появлению напряжения, опасного для жизни, на всех поверхностях корпусов устройств и оборудования, где отсутствует изоляция. В системе TN-C нет защитного заземляющего проводника РЕ, поэтому у всех подключенных розеток заземление также отсутствует. В связи с этим для всего используемого электрооборудования требуется устройство зануления – подключение деталей корпуса к нулевому проводу.

В случае касания фазного провода открытых частей корпуса, произойдет короткое замыкание и срабатывание автоматического предохранителя. Быстрое аварийное отключение устраняет опасность возгорания или поражения людей электрическим током. Категорически запрещается использовать в ванных комнатах дополнительные контуры, уравнивающие потенциалы, в случае эксплуатации заземляющей системы TN-C.

Несмотря на то что схема tn-c является наиболее простой и экономичной, она не используется в новых зданиях. Эта система сохранилась в домах старого жилого фонта и в уличном освещении, где вероятность поражения электрическим током крайне низкая.

Плановые назначения систем заземления

Для максимального понимания предназначения различных систем, необходим детальный разбор каждой из них, включая подсистемы. Наиболее важные моменты — это принцип работы и соответственно базовая направленность.

Система TN

В данной системе осуществляется глухое заземление нейтрали источника питания, и присоединение к ней наружных проводящих частей электропроводки при помощи нулевого защитного проводника. Под термином «глухозаземленная нейтраль» подразумевается подключение проводника N напрямую к контуру заземления (монтируемому около трансформаторной подстанции), а не дугогасящему реактору.

Подсистема TN-C

В TN-C происходит объединение нулевых рабочего и защитного проводников в единый, на протяжении всей системы. Приставка «C» взята со слова «combined», что означает «объединённый». К достоинствам системы можно отнести ее простоту и экономичность. По этой причине она весьма распространена.

Ключевой недостаток TN-C заключается в том, что отсутствует отдельный проводник защитного заземления (РЕ). На практике это равняется неимению заземления в розетках жилого дома. Зачастую в таких системах делается зануление. Данная мера является крайней и рассчитана на принцип короткого замыкания. В случае попадания проводника фазы на корпус прибора, вслед за коротким замыканием произойдет срабатывание автоматического выключателя. С использованием TN-C уравнивать потенциалы в ванной комнате нельзя. Данная подсистема активно применялась в старых жилых постройках. Для современного жилья она не рекомендуема.

Подсистема TN-S

В TN-S нулевые проводники функционируют отдельно на протяжении всей системы. Приставка «S» взята со слова «separated», что означает «раздельный».

Данная заземлительная подсистема является самой передовой и безопасной. При возведении новых построек рекомендуемо именно ее использование. Она обеспечивает добротную защиту людей, оборудования и сооружений.

Однако, несмотря на вышеперечисленные преимущества, TN-S нынче не особо распространена. Это связано с тем, что для ее создания необходимо использовать пятижильный кабель (трехфазная сеть) или трехжильный провод (однофазная сеть). Итогом является повышение стоимости проекта.

Подсистема TN-C-S

В данном случае, нулевые проводники объединяются в единый, на каком-то из отрезков системы. На промежутке от источника электропитания до ввода системы в строение, может быть осуществлено расщепление на N и РЕ проводники. В таком случае будет необходимо повторное заземление.

К достоинствам подсистемы можно отнести ее легкое выполнение с технической точки зрения. При переходе с TN-C требуется довольно несложная модернизация. TN-C-S рекомендуется к широкому использованию.

Недостаток TN-C кроется в необходимости модификации подъездных стояков. Еще один неприятный момент: обрыв PEN проводника чреват возникновением опасного потенциала для электроприборов.

Система ТТ

В системе ТТ происходит глухое заземление нейтрали источника. Что касается наружных проводящих частей, то они подключены к иному заземлителю, который, в электрическом плане независим от первого.

До сравнительно недавних пор данная заземлительная система находилась под запретом. На сегодняшний день она разрешена и вполне востребована. Зачастую ТТ применяется для подвижных зданий, к примеру, вагончиков, ларьков, павильонов и т.д. Ее использование допустимо лишь в ситуациях, когда в системе TN нельзя достичь обеспечения необходимых условий электробезопасности.

Для такой системы в обязательном порядке требуется высококачественное повторное заземление, характеризующееся внушительными показателями сопротивления. Заземление модульно-штыревого типа является наиболее действенным и практичным решением в подобных условиях. Также для всех вышеперечисленных систем крайне рекомендовано использование устройства защитного отключения. Наличие УЗО благоприятно отражается на безопасности.

Система IT

Данной системе присуща изоляция нейтрали от земли или же заземление посредством приборов/устройств, обладающих наибольшим сопротивлением. Наружные проводящие элементы установки при этом заземляются.

Всевозможные научные/медицинские учреждения и лаборатории заземляются посредством IT системы. Это аргументировано тем, что в подобных заведениях присутствует высокочувствительная аппаратура, нередко проводятся опыты и эксперименты. Посему требуется сведение к минимуму всех токов и фундаментальных физических полей.

Схемы заземления частного дома TN-C-S и TT

Схемы заземления частного дома TN-C-S

При энергоснабжении дома по схеме TN-C-S роль защитного проводника и нулевого рабочего проводника на участке сети от трансформатора тока до главной заземляющей шины выполняет один провод(PEN). На главной заземляющей шине (ГЗШ) PEN проводник разделяется на нулевой рабочий проводник (N) и защитный проводник(PE).

1-заземление истчника;2-дом.

Важно помнить, что проводник PEN идет от трансформатора трансформаторной подстанции, где он соединен с нейтральным проводом обмоток и соединен с землей без сопротивлений. Эта нейтраль называется глухозаземленной

Таким образом, при заземлении дома по схеме TN-C-S главная заземляющая шина (ГЗШ) дома соединена с заземлением питающего трансформатора. И, с первого взгляда, кажется, что такого соединения достаточно, чтобы заземлить все розетки и электрооборудование дома. Но это не совсем так. Все зависит, где будет расположена главная заземляющая шина (ГЗШ) дома.

Вариант 1. Ввод электропитания в дом осуществляется через вводное устройство (ВУ) на столбе линии электропередач (ЛЭП).

В этом случае главная заземляющая шина (ГЗШ) расположена на столбе и разделение PEN проводника на рабочий нулевой провод (N) и провод заземления(PE) происходит на столбе в щите.

Вариант 2. Ввод электропитания в дом осуществляется через вводное распределительное устройство (ВРУ) находящееся в доме или возле него.

В этом случае разделение PEN проводника на рабочий нулевой провод (N) и провод заземления(PE) происходит непосредственно в доме, а от столба до дома роль защитного проводника и нулевого рабочего проводника объединены. При таком варианте подключения электропитания необходимо сделать повторное заземление дома.

В обоих вариантах, заземление частного дома по системе TN-C-S связана с заземлением источника питания (трансформатора). Такая связь заземления источника питания с системой заземления дома отсутствует в системе заземления по схеме TT.

Схемы заземления частного дома TT

1-заземление источника;2-дом;3-заземление дома.

Схемы заземления частного дома по схеме TT имеет место на существование, но опять с маленькими «но».

Для того чтобы сделать заземление по системе TT ,нужно представить обоснование отказа от системы TN-C-S и выполнить все требования установленные к системе TT.Так в чем же особенность системы TT для заземления частного дома.

Особенности системы заземления по схеме TT

1. Система заземления дома независима от нейтрали источника питания (трансформатора) ;
2. Заземлитель корпусов оборудования в доме не зависит от заземления источника питания (трансформатора);
3. В электропроводке, сделанной по схеме TT обязательно применение устройств защитного отключения (УЗО). Без УЗО в схеме TT система защиты человека от любых утечек тока, при повреждении изоляции, отсутствует полностью. А это, недопустимо.

В виду сложности практического осуществления заземления частного дома по схеме TT, подавляющее большинство частных домов, заземляется по системе TN-C-S.

Повторюсь: Система заземления частного дома по схеме TN-C-S предполагает объединение защитного проводника (PE) и нулевого рабочего проводника на отдельных участках электропроводки до распределения электропитания.

Elesant.ru

Нормативные ссылки:

• ПУЭ, Правила устройства электроустановок,издание 7
• ГОСТ 121.030-81,Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление

• 26 Правил электроснабжения и электропроводки деревянного дома. часть1, правила 1-7
• 26 Правил электроснабжения и электропроводки деревянного дома. часть2, правила 8-13
• 26 Правил электроснабжения и электропроводки деревянного дома. часть3, правила14-26
• Анкерные зажимы и кронштейны
• Арматура для СИП 2
• Ввод кабеля из траншеи в дом
• Вводное устройство. ВУ в частный дом
• ВРУ. Вводно-распределительное устройство дома
• ГЗШ. Главная Заземляющая Шина
• Глубинный заземлитель