Система с глухозаземленной нейтралью. Системы заземления электроустановок

- отвод напряжения, возникшего в угрожающем для безопасности месте, в место, где оно никому не повредит: это место- земля. Заземление соединяет все токоведущие части, которые в нормальном режиме работы не находиться под U, с землёй.

Зануление - это соединение всех частей электроприбора, которые не должны находиться под U, с рабочим нулём. В данном случае, если произойдёт обрыв фазы на токоведущие части, находящиеся под рабочим нулём, то произойдёт короткое замыкание и автоматический выключатель обесточит электроприбор. Это конечно менее безопасно, чем заземление, короткое замыкание может стать причиной последующих неполадок в приборе. К сожалению, именно зануление является основным видом защиты в большинстве жилых помещений.

Системы заземления

Рассмотрим системы, применяемые в бытовых помещениях:

TN-C

Первая буква Т означает, что нейтраль источника питания соединена с землёй, что значит, что проводник рабочего ноля на подстанции уходит в землю. Вторая буква- N - означает связь открытых токопроводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания. Третья буква- С -означает,что защитный и рабочий ноль находятся на одном общем PEN, то есть рабочий ноль и является защитным. По сути, эта система и является тем самым «занулением». Самая небезопасная из систем. Все токоведущие части, которые не должны быть под U,находятся под рабочим нулём. Защита построена на действие автомата после короткого замыкания. Защитный и рабочий ноль находятся в одном проводнике до распределительного щита.



Рис 1 Система TN-C

1 - открытые проводящие части.

2- источник питания

3- распределительный щит на квартиру.

TN-S

Рис 2 Система TN-S

2-источник питания

На представленной схеме видно, что от источника питания отходят два раздельных провода на рабочий ноль и на заземление, далее проводники не встречаются.

TN-C-S

Является модернизированной системой TN-C . Функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети, которая идёт от источника питания. Затем на определённом участке добавляется заземлённый проводник. Для многоэтажных домов обычно заземлённый проводник добавляют в ВРУ (вводное распределительное устройство на дом). Эта система также обеспечивает достаточную безопасность.



Рис 3 Система TN-C-S

1-открытые токопроводящие части

2-источник питания

3-Распределительный щит на квартиру

На схеме представлена сеть до модернизации - система TN-C и после модернизации - система TN-C-S.

Система ТТ

Обычно применяется при постройке частных домов. Вторая буква Т значит, что заземление и рабочий ноль нигде не соединяются. О первой букве уже говорилось выше. В дом заходит так же, как и в системе ТN-S, три провода:рабочий ноль, фазный провод и заземляющий. Только вот заземляющий провод идёт не от источника питания (как в системе TN-S), а возле частного дома монтирован собственный контур заземления по всем правилам ПУЭ (правила устройства электроустановок), именно от заземляющего контура и идёт заземляющий провод.

Рис 4 Система TT

1-открытые токопроводящие части

2-источник питания

3-контур заземления у частного дома и отходящий от него проводник.

Самая совершенная, на сегодня, система заземления «TN-S» (тип электрической сети) настоятельно рекомендуемая к использованию ПУЭ (Правилами Устройства Электроустановок).В России до настоящего времени применяется система подобная TN-C (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-S» - от питающей подстанции до потребителя идут два разных нулевых провода: N - рабочий ноль и PE - защитный ноль, тем самым, обеспечивается наибольшая электробезопасность, как для человека, так и для электропотребителей.

При пробое на корпус, ток утечки идет по зануляющему (заземляющему) проводнику на защитный ноль - PE, чем вызывает срабатывание УЗО (токи через дифференциальный трансформатор к нагрузке и обратно не равны). А при большом токе утечки срабатывает автоматический выключатель

Вообще система заземления «TN-S», была впервые разработана в 1930-х годах и внедрена на территории Европейских стран, в которых последние лет 50 является основной схемой защиты потребителей электроэнергии. Скорее всего, такая же задача стоит и перед Российскими предприятиями электрических сетей, так как при проектировании новых линий развития электроснабжения, рекомендуется использовать пятижильный электромонтаж для трехфазных вводов и трехжильный – для однофазного подключения, начиная от источника питания и заканчивая розеткой конкретного абонента. Как известно – рекомендации очень часто переходят в нормы и положения стандартов, а пока одним из этапов такого перехода, является обязательный электромонтаж по системе заземления «TN-С-S», так как прямой переход из «TN-С» в «TN-S» сопряжен с большими капиталовложениями и сопоставим со строительством новой ГЭС.

Рис1. Система TN-C

Рис2. Система TN-S

Рис3. Система TN-C-S

Что же в нем такого замечательного, если требуется, пусть постепенный, но обязательный переход? Чтобы выяснить это, прежде всего, рассмотрим его электрическую схему. Она полностью идентична с традиционной системой электроснабжения, где помимо токоведущих линий включен нулевой проводник, с той немаловажной разницей, что в схему добавляется еще один нулевой проводник, не требующий повторного заземления ни на линии «N», ни на линии «РЕ», которая осуществляется только на начальном источнике питания. Тем самым, позволяя разделить их рабочие и защитные функции по отдельным шинам питания. То есть рабочий проводник «N» выполняет только функции ЭДС (электродвижущая сила - физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура), а проводник «РЕ» – только функции защиты, при этом, добиваясь полной изоляции друг от друга. Такая схема электромонтажа, особенно актуальна, в срезе проблем, когда совершенно не осуществляется контроль над состоянием защитных заземленных контуров, как видно, надобность в этом полностью отпадает.

Теперь, после того как выяснили электрическую схему, становится очевидным, что такая система заземления «TN-S» максимально обеспечивает защиту электрического оборудования и самого человека. Мало того, она исключает высокочастотные наводки и другие помехи на потребительские линии исходящие от некоторых приборов. Подобную ситуацию, наверняка наблюдал каждый из нас, когда в соседнем подъезде кем-то использовалась электробритва, иногда дрель или сварочный аппарат, то на экране телевизора появлялись дребезжащие искажения. Такая система, если не полностью, то большую часть помех, колебательных и электромагнитных возбуждений, временами возникающих в электрических сетях, непременно исключает. Поэтому, система заземления «TN-S», очень полюбилась сотрудникам, которые работают с информационным, телекоммуникационным, радарным или локационным оборудованием, так как осуществляется максимальная изоляция от кожухов и корпусов других электрических устройств, а также наводок через «землю», иначе говоря, от источников помех.

Условные обозначения систем заземления:

Первая буква - состояние нейтрали источника относительно земли.

Т - заземлённая 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 глухозаземлённой нейтрали источника питания.

Буквы после N - совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников.

S - нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники разделены.
С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (РЕN-проводник) .

Системы электроснабжения классифицируются Международной электротехнической комиссией (МЭК) в зависимости от способа заземления распределительной сети и примененных мер защиты от поражения электрическим током. Распределительные сети подразделяются на сети с заземленной нейтралью и сети с изолированной нейтралью. Стандарт МЭК-364 подразделяет распределительные сети в зависимости от конфигурации токоведущих проводников, включая нулевой рабочий (нейтральный) проводник, и типов систем заземления. При этом используются следующие обозначения. Первая буква, I или Т, характеризует связь с землей токоведущих проводников (заземление сети). Вторая буква, Т или N, характеризует связь с землей открытых проводящих частей (ОПЧ) и сторонних проводящих частей (СПЧ) (заземление оборудования).
Первая буква (I или Т) Первая буква I означает, что все токоведущие части изолированы от земли, или - что одна точка сети связана с землей через сопротивление или - через разрядник или - воздушный промежуток. Сети с изолированной нейтралью (I) могут быть: (1) весьма малыми сетями, такими как сети безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН или SELV) с электрическим отделением с помощью разделяющих трансформаторов, или (2) средними по размеру - такими, которые используются для питания отдельных цехов, или (3) распределительные сети для питания целых районов города, такие как трехфазные сети напряжением 230 В (система IT). В прошлые годы в Европе обычно использовалась система IT, но затем почти всюду она была заменена на системы с заземленной нейтралью.
Имеется несколько причин для такой замены. Одной из таких причин является защита от перенапряжений. Только в Норвегии система IT все еще широко используется. Система с изолированной нейтралью постепенно заменяется трехфазной системой 230/400 В с заземленной нейтралью. Везде в мире использование системы IT ограничивается специальным применением в тех производствах, где перерыв электроснабжения может быть опасен. Например, для питания взрывоопасных производств.
Первая буква Т указывает на прямую связь, по меньшей мере одной точки сети, с землей (terra). Например, питаемая от вторичной обмотки трансформатора, соединенной в звезду, трехфазная распределительная сеть с нейтральным проводником, напряжением 127/220 В или 220/380 В с нейтралью, соединенной с землей через заземляющее устройство.
Специальные требования, предъявляемые к заземляющим устройствам в зависимости от типа сетей, будут рассмотрены в последующих главах.
Вторая буква (Т или N) Вторая буква означает тип соединения между ОПЧ, защитным заземляющим проводником (заземление оборудования) электроустановки и землей. Вторая буква Т означает прямое соединение между ОПЧ и СПЧ и землей (terra), независимое от системного заземления, которое может содержать или не содержать токоведущие части системы. Вторая буква N означает прямое соединение ОПЧ и СПЧ с заземленной точкой (точками) сети посредством PEN- или РЕ-проводника. Сетевое заземление и меры защиты от поражения электрическим током подлежат, каждое, независимому рассмотрению.

Сетевое (рабочее) и защитное заземление

Токоведущие части сети соединяются с землей для ограничения напряжения, которое может появиться на них в результате прямого удара молнии (п.у.м.) или вторичных проявлений молнии (индуцированные волны перенапряжений), или в результате непреднамеренного контакта с линиями более высокого напряжения, или в результате пробоя изоляции токоведущих частей распределительной сети.
Причины, по которым не соединяют токоведущие части распределительной сети с землей, суть следующие: во избежание перерыва питания потребителя при единственном повреждении (пробой изоляции на землю токоведущих мастей распределительной сети); во избежание искрообразования во взрыво- и пожароопасных зонах при единственном повреждении изоляции токоведущих частей сети. Заземление электрооборудования, а точнее - заземление открытых проводящих частей (ОПЧ), является одной из многочисленных мер, которые могут быть использованы для защиты от поражения электрическим током. Заземление ОПЧ предполагает создание эквипотенциальной среды, что снижает вероятность появления напряжения на теле человека. В системе TN заземление ОПЧ обеспечивает создание для тока замыкания цепи с низким сопротивлением. Это облегчает работу устройств защиты от сверхтока.
Обозначения TN, ТТ и IT относятся только к конфигурации распределительных сетей. Эти обозначения имеют ограниченное отношение к различным методам, которые могут быть использованы для обеспечения защиты от поражения электрическим током, включая заземление ОПЧ. Хотя каждая система обеспечивается посредством соединения ОПЧ с землей, эффективный метод, используемый в установке для защиты от поражения электрическим током, может включать другие меры защиты, например, двойную изоляцию.
Конфигурация распределительной сети и меры, используемые для защиты от поражения электрическим током, являются, каждое, предметом самостоятельного рассмотрения.
На рис. 1. - 5. даны системы трехфазных сетей. Принятые на рисунках обозначения имеют следующий смысл:
Т - непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле,
I - все токоведущие части изолированы от земли, или одна точка заземлена через сопротивление.
Вторая буква - характер заземления открытых проводящих частей (ОПЧ) электроустановки:
Т - непосредственная связь ОПЧ с землей, независимо от характера связи источника литания с землей,
N - непосредственная связь ОПЧ с точкой заземления источника питания (в системах переменного тока обычно заземляется нейтралью).
Последующие буквы (если таковые имеются) - устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводника.
S - функция нулевого защитного и нулевого рабочего проводника обеспечивается раздельными проводниками.
С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (PEN-проводник).

Система TN

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 и нулевого защитного проводников различают следующие три типа системы TN:
Система TN-S - нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе.

Рис. 1. Система TN-S (нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно) 1 - заземление источника питания; 2 - открытые проводящие части

Система TN-C-S - функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети.



Рис. 2. Система TN-C-S (в части сети нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены) 1 - заземление источника питания; 2 - открытые проводящие части
Система TN-C - функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей сети.



Рис. 3. Система TN-C (нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены по всей сети) 1 - заземление источника питания; 2 - открытые проводящие части

Система ТТ

Питающая сеть системы ТТ имеет точку, непосредственно связанную с землей, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземлителю, электрически независимому от заземлителя нейтрали источника питания.

Рис. 4. Система ТТ
1 - заземление источника питания; 2 - открытые проводящие части; 3 - заземление корпусов оборудования

Система IT

Питающая сеть системы IT не имеет непосредственной связи токоведущих частей с землей, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.

Рис. 5. Система IT
1 - сопротивление; 2 - заземление источника питания; 3 - открытые проводящие части; 4 - заземление корпусов оборудования