Tns c: Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

Содержание

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

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».

Система заземления TN-C

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.

Система заземления TT

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:

Система заземления TN-C: схема, описание, недостатки

Электроустановки переменного тока с глухозаземленной нейтралью источника — это электроустановки, где нейтраль трансформатора, то есть средняя точка соединенных в звезду вторичных фазных обмоток, соединена с заземляющим устройством, находящимся вблизи трансформаторной подстанции. Рабочий нулевой провод также соединяется со средней точкой обмоток. Электроустановки, имеющие глухозаземленную нейтраль, в которых соединены открытые токопроводящие части с защитным заземляющим проводом, классифицируются ПУЭ как относящиеся к системе TN (п 1.7.3). Эта система имеет несколько разновидностей, отличающихся способом формирования защитного заземления. В данной статье рассматривается один из вариантов — система заземления TN-C.

На рисунке представлена схема электрических соединений:

Данная система отличается от других, входящих в семейство TN тем, что в качестве защитного заземляющего проводника (PEN) используется рабочий нулевой проводник, причем, по всей его длине. Разделение нулевого проводника на рабочий и защитный заземляющий провода, происходит только в точке присоединения потребителя к электрической сети (п.1.7.3 , см. Главу 1.7 ПУЭ).

Кстати, расшифровка аббревиатуры TN-C выглядит следующим образом: «T» — (terre — земля) означает заземлено, N (neuter, нейтраль) — присоединено к нейтрали источника (занулено), C (combined, объединённый) — нулевой рабочий и защитный провод объединены в один проводник по всей системе.

Система заземления TN-C, имея свои конструктивные особенности, обладает как достоинствами, так и недостатками. Достоинством системы, правда, не относящимся к вопросам электробезопасности, является:

Банальная экономия, связанная с тем, что электроснабжение трехфазного потребителя осуществляется по четырем проводникам вместо пяти, так как отдельный защитный заземляющий проводник отсутствует.
Возможность ее применения без осуществления модернизации построенных ранее кабельных и воздушных линий электропередачи, имеющих четыре проводника.

Недостаток у TN-C один, но он, к сожалению, имеет отношение к безопасности — более высокая вероятность, в сравнении с другими системами заземления, потери заземляющей цепи при повреждении единственного заземленного проводника.

Часто можно услышать о том, что система заземления TN-C – это «тяжелое наследие прошлого» и досталась нам от Советского Союза. С этим утверждением можно согласиться лишь частично. Действительно, четырехпроводные распределительные сети, имеющие глухозаземленную нейтраль, предполагают выполнение защитного заземления именно по такой схеме. Однако, следует отметить следующее: схема электроснабжения, имевшая место в советское время, и которая продолжает существовать по сей день во многих старых постройках, отнюдь не является системой заземления TN-C, и вот почему.

Реализация TN-C предполагает соединение с PEN-проводником «всех открытых (то есть, доступных для прикосновения человеком) частей электроустановок». Это означает, что металлические части корпуса любого электроприбора, включаемого в электрическую сеть нашего жилища, должны быть «занулены».

А что мы имеем в старых домах на сегодняшний день? PEN-проводник, он же рабочий нулевой провод, в лучшем случае, соединяется с корпусом вводного шкафа, на входе питающего кабеля в здание, и на этом защитное зануление заканчивается. Разводка по квартирам осуществляется в два провода, а электрические розетки в квартирах не оборудованы заземляющими контактами. В результате, большая часть населения пользуется бытовыми электроприборами без защитного заземления их корпусов. И это несмотря на то, что в инструкциях по эксплуатации каждого прибора подчеркивается необходимость выполнения этого мероприятия, а все вилки для включения оборудования в сеть снабжены заземляющими контактами. Таким образом, ругать TN-C, в то время, как в большинстве домов вообще отсутствует какое-либо защитное зануление, не совсем правильно.

Реализовать систему заземления TN-C в квартире или частном доме под силу каждому владельцу. Для этого необходимо сделать разделение приходящего с питающим кабелем нулевого провода в шкафу ввода или на этажном щитке. Боле подробно о том, как выполнить разделение PEN-проводника, мы рассказывали в отдельной статье. После этого нужно сделать внутри квартиры или дома разводку тремя проводами, подключая третий проводник, который будет играть роль защитного, к заземляющим контактам электрических розеток. Если на кухне установлена электрическая плита, и она запитана отдельным кабелем, предусмотреть дополнительную жилу для соединения корпуса электрической плиты с защитным заземляющим проводником.

Не следует забывать о том, что пробой фазы на корпус в любом электроприборе вызывает короткое замыкание. Поэтому, при выполнении указанной разводки, особое внимание нужно уделить защите проводки. Лучше всего смонтировать внутриквартирный щиток, установив в него надежные, правильно подобранные по номиналу автоматические выключатели. Электроснабжение помещений дома или квартиры лучше разделить на группы, каждую из которых запитав от своего автомата.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором рассмотрены все системы заземления, которые могут применяться на сегодняшний день:

Теперь вы знаете, что собой представляет система заземления TN-C, какие у нее плюсы и минусы по сравнению с другими вариантами организации защитного контура. Напоследок хотелось бы отметить, что в новом строительстве TN-C запрещена, поэтому организовывать нужно более современную систему заземления TN-S.

Будет полезно прочитать:

Как заземлить стиральную машину
Как сделать заземление в квартире
Как выбрать автоматический выключатель

Система электропитания с помощью устройств защиты от перенапряжения УЗИП

Перейти к содержанию не очень строго. Международная электротехническая комиссия (МЭК) приняла единообразные положения для этого, и это называется системой TT, системой TN и системой IT. Какая система TN делится на системы TN-C, TN-S, TN-C-S. Ниже приводится краткое введение в различные системы электропитания.

система электропитания

В соответствии с различными методами защиты и терминологией, установленными IEC, низковольтные системы распределения электроэнергии делятся на три типа в соответствии с различными методами заземления, а именно системы TT, TN и IT, и описываются как следует.

Система электроснабжения TN-C

Система электроснабжения в режиме TN-C использует рабочую нейтральную линию в качестве линии защиты от пересечения нуля, которую можно назвать линией защитной нейтрали и которая может быть представлена PEN.

Система электроснабжения TN-C-S

Для временного электроснабжения системы TN-CS, если передняя часть питается по методу TN-C, а в строительных нормах указано, что на строительной площадке необходимо использовать TN-S система электропитания, общая распределительная коробка может быть разделена на заднюю часть системы. Вне линии PE особенности системы TN-CS следующие.

1) Линия рабочего нуля N соединяется с линией специальной защиты PE. Когда несимметричный ток линии велик, на нулевую защиту электрооборудования влияет нулевой потенциал линии. Система TN-C-S может снизить напряжение корпуса двигателя относительно земли, но не может полностью устранить это напряжение. Величина этого напряжения зависит от небаланса нагрузки проводки и длины этой линии. Чем более несимметрична нагрузка и чем длиннее проводка, тем больше смещение напряжения корпуса устройства относительно земли. Поэтому требуется, чтобы ток небаланса нагрузки не был слишком большим, а линия PE должна многократно заземляться.

2) Линия PE ни при каких обстоятельствах не может входить в устройство защиты от утечки, поскольку устройство защиты от утечки в конце линии вызовет срабатывание переднего устройства защиты от утечки и приведет к крупномасштабному отключению электроэнергии.

3) В дополнение к линии PE, которая должна быть подключена к линии N в общей коробке, линия N и линия PE не должны быть подключены в других отсеках. На линии PE не должны устанавливаться выключатели и предохранители, а в качестве PE не должно использоваться заземление. линия.

В результате приведенного выше анализа система электропитания TN-C-S временно изменена в системе TN-C. Когда трехфазный силовой трансформатор находится в хорошем рабочем состоянии, а трехфазная нагрузка относительно сбалансирована, эффект системы TN-C-S при использовании электроэнергии в строительстве все еще возможен. Однако в случае несбалансированных трехфазных нагрузок и выделенного силового трансформатора на строительной площадке необходимо использовать систему электроснабжения TN-S.

Система электроснабжения TN-S

Система электроснабжения в режиме TN-S — это система электроснабжения, строго отделяющая рабочую нейтраль N от выделенной линии защиты PE. Она называется системой электроснабжения TN-S. Характеристики системы электроснабжения TN-S следующие.

1) При нормальной работе системы ток на выделенной линии защиты отсутствует, но имеется несимметричный ток на линии рабочего нуля. На линии РЕ на землю напряжения нет, поэтому нулевая защита металлической оболочки электрооборудования соединена со специальной линией защиты РЕ, которая является безопасной и надежной.

2) Рабочая нейтральная линия используется только в качестве однофазной цепи нагрузки освещения.

3) Специальная защитная линия PE не может разрывать линию и не может проникать в реле утечки.

4) Если устройство защиты от утечки на землю используется на линии L, рабочая нулевая линия не должна повторно заземляться, а линия PE имеет повторное заземление, но она не проходит через устройство защиты от утечки на землю, поэтому устройство защиты от утечки также может устанавливать на линии L питания системы TN-S.

5) Система электроснабжения TN-S безопасна и надежна, подходит для систем электроснабжения низкого напряжения, таких как промышленные и гражданские здания. Перед началом строительных работ необходимо использовать систему электроснабжения TN-S.

Система электропитания ТТ

Метод ТТ относится к защитной системе, непосредственно заземляющей металлический корпус электрического устройства, которая называется системой защитного заземления, также называемой системой ТТ. Первый символ T указывает на то, что нейтральная точка энергосистемы заземлена напрямую; второй символ Т указывает на то, что проводящая часть нагрузочного устройства, не подвергающаяся воздействию тела под напряжением, непосредственно связана с землей, независимо от того, как система заземлена. Все заземления нагрузки в системе ТТ называются защитными заземлениями. Характеристики этой системы питания следующие.

1) Когда металлический корпус электрооборудования заряжен (фазная линия касается корпуса или изоляция оборудования повреждена и протекает), защита заземления может значительно снизить риск поражения электрическим током. Однако низковольтные автоматические выключатели (автоматические выключатели) не обязательно срабатывают, в результате чего напряжение утечки на землю устройства утечки превышает безопасное напряжение, которое является опасным напряжением.

2) Когда ток утечки относительно мал, даже предохранитель может не сработать. Поэтому для защиты также требуется устройство защиты от утечек. Поэтому систему ТТ трудно популяризировать.

3) Заземляющее устройство системы ТТ потребляет много стали, сложно перерабатывается, времени и материалов.

В настоящее время некоторые строительные подразделения используют систему ТТ. Когда строительная единица заимствует свой источник питания для временного использования электричества, используется специальная линия защиты, чтобы уменьшить количество стали, используемой для заземляющего устройства.

Отделить вновь добавляемую линию спецзащиты линии PE от линии рабочего нуля N, которая характеризуется:

1 Отсутствует электрическая связь между линией общего заземления и линией рабочей нейтрали;

2 При нормальной работе рабочая нулевая линия может иметь ток, а линия специальной защиты не имеет тока;

3 Система TT подходит для мест с очень рассеянным защитным покрытием.

Система электропитания TN

Система электропитания режима TN Данный тип системы электропитания представляет собой систему защиты, которая соединяет металлический корпус электрооборудования с рабочим нейтральным проводом. Она называется системой нулевой защиты и обозначается TN. Его особенности заключаются в следующем.

1) Когда на устройство подается питание, система защиты от перехода через ноль может увеличить ток утечки до тока короткого замыкания. Этот ток в 5,3 раза больше, чем у системы ТТ. На самом деле, это однофазное короткое замыкание, и перегорает плавкий предохранитель. Расцепитель низковольтного автоматического выключателя немедленно сработает и отключится, отключив неисправное устройство и сделав его более безопасным.

2) Система TN экономит материалы и человеко-часы и широко используется во многих странах и странах Китая. Это показывает, что система ТТ имеет много преимуществ. В системе электропитания режима TN она делится на TN-C и TN-S в зависимости от того, отделена ли защитная нулевая линия от рабочей нулевой линии.

Принцип работы:

В системе TN открытые проводящие части всего электрооборудования подключаются к защитной линии и к точке заземления источника питания. Эта точка заземления обычно является нейтральной точкой системы распределения электроэнергии. Система питания системы TN имеет одну точку, которая напрямую заземлена. Открытая токопроводящая часть электроприбора подключается к этой точке через защитный проводник. Система TN обычно представляет собой трехфазную сеть с заземлением нейтрали. Его характеристика заключается в том, что открытая проводящая часть электрооборудования напрямую подключается к точке заземления системы. Когда происходит короткое замыкание, ток короткого замыкания представляет собой замкнутый контур, образованный металлической проволокой. Образуется металлическое однофазное короткое замыкание, в результате чего возникает достаточно большой ток короткого замыкания, чтобы защитное устройство могло надежно действовать для устранения неисправности. Если рабочая нейтральная линия (N) повторно заземлена, при коротком замыкании корпуса часть тока может быть отведена на повторную точку заземления, что может привести к тому, что защитное устройство не сможет надежно работать или избежать отказа, тем самым расширяя разлом. В системе TN, то есть трехфазной пятипроводной системе, N-линия и PE-линия проложены отдельно и изолированы друг от друга, а PE-линия подключается к корпусу электроприбора вместо N-линия. Поэтому самое важное, что нас волнует, — это потенциал провода PE, а не потенциал провода N, поэтому повторное заземление в системе TN-S не является повторным заземлением провода N. Если линия PE и линия N заземлены вместе, поскольку линия PE и линия N соединены в точке повторного заземления, линия между точкой повторного заземления и точкой рабочего заземления распределительного трансформатора не имеет разницы между линией PE и линией заземления. линия Н. Исходная строка — это линия N. Предполагаемый ток нейтрали распределяется между линией N и линией PE, а часть тока шунтируется через повторную точку заземления. Поскольку можно считать, что на передней стороне повторяющейся точки заземления нет линии PE, только линия PEN, состоящая из исходной линии PE и параллельной линии N, преимущества оригинальной системы TN-S будут потеряны. поэтому линия PE и линия N не могут быть заземлены. По вышеуказанным причинам в соответствующих правилах четко указано, что нейтральная линия (т. е. линия N) не должна повторно заземляться, за исключением нейтральной точки источника питания.

Система IT

Система питания в режиме IT I указывает на то, что сторона питания не имеет рабочего заземления или заземлена с высоким импедансом. Вторая буква Т указывает на то, что электрооборудование со стороны нагрузки заземлено.

Система электропитания в режиме IT отличается высокой надежностью и хорошей безопасностью при небольшом расстоянии от источника питания. Обычно он используется в местах, где не допускается отключение электроэнергии, или в местах, где требуется строгое непрерывное электроснабжение, например, в электросталеплавильном производстве, операционных в крупных больницах и подземных шахтах. Условия электроснабжения в подземных шахтах относительно плохие, и кабели чувствительны к влаге. При использовании системы с питанием от IT, даже если нейтральная точка источника питания не заземлена, когда устройство протекает, относительный ток утечки на землю все еще мал и не нарушит баланс напряжения источника питания. Следовательно, это безопаснее, чем система заземления нейтрали источника питания. Однако, если источник питания используется на большом расстоянии, нельзя игнорировать распределенную емкость линии электропитания относительно земли. Когда короткое замыкание или утечка нагрузки приводят к тому, что корпус устройства оказывается под напряжением, ток утечки образует путь через землю, и защитное устройство не обязательно срабатывает. Это опасно. Только когда расстояние источника питания не слишком велико, это безопаснее. Этот тип источника питания редко встречается на строительной площадке.

Значение букв I, T, N, C, S

1) В условном обозначении метода электропитания, установленного Международной электротехнической комиссией (МЭК), первая буква обозначает соотношение между мощностью (мощностью) системы и земли. Например, T указывает на то, что нейтральная точка заземлена напрямую; I указывает на то, что источник питания изолирован от земли или что одна точка источника питания подключена к земле через высокое сопротивление (например, 1000 Ом;) (I — первая буква французского слова Изоляция слова «изоляция»).

2) Вторая буква указывает на токопроводящее устройство, обращенное к земле. Например, T означает, что корпус устройства заземлен. Он не имеет прямой связи с какой-либо другой точкой заземления в системе. N означает, что нагрузка защищена нулем.

3) Третья буква обозначает сочетание рабочего нуля и защитной линии. Например, C указывает на то, что рабочая нейтральная линия и защитная линия являются одним целым, например TN-C; S указывает на то, что рабочая нейтральная линия и линия защиты строго разделены, поэтому линия PE называется выделенной линией защиты, например TN-S.

В электрической сети система заземления является мерой безопасности, которая защищает жизнь человека и электрооборудование. Поскольку системы заземления различаются от страны к стране, важно иметь хорошее представление о различных типах систем заземления, поскольку глобальная установленная мощность фотоэлектрических систем продолжает расти. Эта статья направлена на изучение различных систем заземления в соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии (МЭК) и их влияние на конструкцию системы заземления для фотоэлектрических систем, подключенных к сети.

Назначение заземления
Системы заземления обеспечивают функции безопасности, снабжая электроустановку низкоимпедансным путем при любых неисправностях в электрической сети. Заземление также служит точкой отсчета для правильной работы источника электропитания и защитных устройств.

Заземление электрического оборудования обычно достигается путем введения электрода в твердую массу земли и соединения этого электрода с оборудованием с помощью проводника. О любой системе заземления можно сделать два предположения:

1. Потенциалы земли действуют как статический эталон (т. е. ноль вольт) для подключенных систем. Таким образом, любой проводник, подключенный к заземляющему электроду, также будет иметь этот опорный потенциал.
2. Провода заземления и заземляющий штырь обеспечивают путь к земле с низким сопротивлением.

Защитное заземление
Защитное заземление — это монтаж заземляющих проводников, предназначенный для снижения вероятности получения травм в результате электрического замыкания в системе. В случае неисправности на нетоконесущие металлические части системы, такие как рамы, ограждения, кожухи и т. д., может попасть высокое напряжение по отношению к земле, если они не заземлены. Если человек прикоснется к оборудованию в таких условиях, он получит удар током.

Если металлические детали подключены к защитному заземлению, ток короткого замыкания будет протекать через заземляющий провод и будет обнаружен предохранительными устройствами, которые затем надежно изолируют цепь.

Защитное заземление может быть обеспечено следующим образом:

Установка системы защитного заземления, в которой проводящие части соединены с заземленной нейтралью распределительной системы через проводники.
Установка устройств защиты от перегрузок по току или токов утечки на землю, которые работают для отключения затронутой части установки в течение определенного времени и пределов напряжения прикосновения.

Проводник защитного заземления должен выдерживать предполагаемый ток короткого замыкания в течение времени, равного или превышающего время работы соответствующего защитного устройства.

Функциональное заземление
При функциональном заземлении любая из токоведущих частей оборудования (либо «+», либо «-») может быть подключена к системе заземления с целью обеспечения контрольной точки для обеспечения правильной работы. Проводники не рассчитаны на токи короткого замыкания. В соответствии со стандартом AS/NZS5033:2014 функциональное заземление разрешено только при наличии простого разделения между сторонами постоянного и переменного тока (т. е. трансформатора) внутри инвертора.

Типы конфигураций заземления
Конфигурации заземления могут быть выполнены по-разному со стороны питания и со стороны нагрузки, при этом общий результат будет одинаковым. Международный стандарт IEC 60364 (Электрические установки для зданий) определяет три семейства заземлений, определяемых с использованием двухбуквенного идентификатора в форме «XY». В контексте систем переменного тока «X» определяет конфигурацию нулевого и заземляющего проводников на стороне питания системы (т. е. генератор/трансформатор), а «Y» определяет конфигурацию нейтрали/земли на стороне нагрузки системы (т. е. главный распределительный щит и подключенные нагрузки). «X» и «Y» могут принимать следующие значения:

T – Земля (от французского «Земля»)
N – Нейтраль
I – Изолированная

И подмножества этих конфигураций могут быть определены с использованием значений:
S – Раздельная
C – Комбинированная

Используя их, три заземления семействами, определенными в IEC 60364, являются TN, где электропитание заземлено, а нагрузки потребителя заземлены через нейтраль, TT, где электропитание и нагрузки потребителя заземлены отдельно, и IT, где заземлены только нагрузки потребителя.

Система заземления TN
Единственная точка на стороне источника (обычно эталонная точка нейтрали в трехфазной системе, соединенной звездой) напрямую соединена с землей. Любое электрическое оборудование, подключенное к системе, заземляется через ту же точку подключения на стороне источника. Для систем заземления этого типа требуются заземляющие электроды через равные промежутки времени по всей установке.

Семейство TN включает три подгруппы, различающиеся методом разделения/комбинации заземляющих и нейтральных проводников.

TN-S: TN-S описывает схему, в которой отдельные проводники для защитного заземления (PE) и нейтрали проложены к потребительским нагрузкам от источника питания объекта (например, генератора или трансформатора). Проводники PE и N разделены почти во всех частях системы и соединены вместе только в самом источнике питания. Этот тип заземления обычно используется для крупных потребителей, у которых есть один или несколько высоковольтных/низковольтных трансформаторов, предназначенных для их установки, которые установлены рядом с помещением потребителя или внутри него.

Рис. 1 – Система TN-S

TN-C: TN-C описывает схему, в которой комбинированный защитный провод заземления-нейтраль (PEN) подключен к земле источника. Этот тип заземления обычно не используется в Австралии из-за рисков, связанных с пожаром в опасных средах, а также из-за наличия гармонических токов, что делает его непригодным для электронного оборудования. Кроме того, в соответствии со стандартом IEC 60364-4-41 (Защита для безопасности — Защита от поражения электрическим током) УЗО нельзя использовать в системе TN-C.

Рис. 2. Система TN-C

TN-C-S: TN-C-S обозначает установку, в которой на стороне питания системы используется комбинированный PEN-проводник для заземления, а на стороне нагрузки системы используется отдельный проводник для заземления. PE и N. Этот тип заземления используется в распределительных сетях как в Австралии, так и в Новой Зеландии, и его часто называют множественной нейтралью заземления (MEN). Для потребителя низкого напряжения система TN-C устанавливается между трансформатором площадки и помещением (нейтраль заземляется несколько раз на этом участке), а система TN-S используется внутри самого объекта (от ГРЩ ниже по потоку). ). При рассмотрении системы в целом она трактуется как TN-C-S.

Рис. 3 – Система TN-C-S

Кроме того, согласно IEC 60364-4-41 – (Защита для безопасности – Защита от поражения электрическим током), если в системе TN-C-S проводник нельзя использовать на стороне нагрузки. Подключение защитного провода к проводнику PEN должно быть выполнено на стороне источника УЗО.

Система заземления TT 
В конфигурации TT потребители используют собственное заземление внутри помещения, независимое от любого заземления на стороне источника. Этот тип заземления обычно используется в ситуациях, когда поставщик услуг распределительной сети (DNSP) не может гарантировать обратное низковольтное соединение с источником питания. Заземление ТТ было обычным явлением в Австралии до 19 века.80 и до сих пор используется в некоторых частях страны.

При использовании систем заземления TT во всех силовых цепях переменного тока для надлежащей защиты требуется УЗО.

В соответствии с IEC 60364-4-41 все открытые проводящие части, которые в совокупности защищены одним и тем же защитным устройством, должны быть соединены защитными проводниками с заземляющим электродом, общим для всех этих частей.

Рис. 4 – Система TT

Система заземления IT
В схеме заземления IT либо отсутствует заземление на входе, либо оно осуществляется через высокоимпедансное соединение. Этот тип заземления не используется в распределительных сетях, но часто используется на подстанциях и в системах с независимым питанием от генераторов. Эти системы способны обеспечить хорошую непрерывность подачи во время работы.

Рис. 5 – IT-система

Последствия для заземления фотоэлектрической системы
Тип системы заземления, используемой в любой стране, определяет тип конструкции системы заземления, требуемой для подключенных к сети фотоэлектрических систем; Фотоэлектрические системы рассматриваются как генератор (или цепь источника) и должны быть заземлены как таковые.
Например, в странах, использующих схему заземления типа ТТ, потребуется отдельный заземляющий колодец для сторон постоянного и переменного тока из-за схемы заземления. Для сравнения, в стране, где используется схема заземления типа TN-C-S, простого подключения фотоэлектрической системы к главной заземляющей шине в распределительном щите достаточно для удовлетворения требований к системе заземления.

Во всем мире существуют различные системы заземления, и хорошее понимание различных конфигураций заземления обеспечивает надлежащее заземление фотоэлектрических систем.

Системы заземления ТН-С, ТН-С, ТНК-С, ТТ, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также систем электроосвещения одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональность и электробезопасность – это точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в п. п. 1.7 ПУЭ. В зависимости от того, как соединены соответствующие провода, корпуса устройств, оборудование или отдельные точки сети и с какими заземляющими конструкциями, устройствами или предметами они соединены, системы заземления делятся на естественные и искусственные заземления.

Естественным заземлением являются любые металлические предметы, находящиеся в грунте, т.е. сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако в связи с тем, что электрическое сопротивление распространению электрического тока в грунте и электрические заряды этих объектов трудно поддаются контролю и прогнозированию, использование естественного грунта при эксплуатации электрооборудования запрещается. Нормативные документы допускают использование только искусственных заземлений, где все подключения выполняются к специально созданным заземляющим устройствам.

Основным нормируемым параметром, показывающим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется сопротивление растеканию тока, поступающего в почву через систему заземлителей. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также конструктивных особенностей и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющим на величину сопротивления системы заземлителей, является площадь непосредственного контакта ее пластин, стержней, трубок и других электродов с грунтом.

Типы систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим применение различных систем заземления в России, является ПУЭ (п. 1.7), разработанное в соответствии с принципами, классификацией и методами проектирования систем заземления, утвержденными специальным протоколом Международной электротехнической комиссия (МЭК). Аббревиатуры систем заземления обычно обозначают сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земной, «Neuter» — нейтральный, «Isole» — изолировать, а также английских слов: «combined» и «combined». разошлись».

Т — Заземление.
N — Подключение к нейтрали.
I — Изоляция.
C — комбинированные функции: объединение функционального и защитного нулевого провода.
S — Раздельное использование функциональной и защитной нейтрали по всей сети.

В следующих названиях систем искусственного заземления способ заземления источника электроэнергии (генератора или трансформатора) можно определить по первой букве, а потребителя — по второй букве. Различают систему TN, TT и IT. Первый из которых, в свою очередь, используется в трех разных вариантах: TN-C, TN-S, TN-CS. Для понимания различий и устройства систем рассмотрим каждую из них более подробно.

1. Системы с глухозаземленной нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для соединения функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. Таким образом, все токопроводящие части корпуса и экраны потребителей должны быть подключены к общему нулевому проводу, подключенному к этой нейтрали. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые защитные жилы различных типов также маркируются следующими латинскими буквами:
●   N — функциональный нейтральный;
●   PE — защитная нейтраль;
●   PEN — Комбинация функционального и защитного нулевых проводников.
Система TN, построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, характеризуется подключением функциональной нейтрали — проводника N (нейтраль) — к контуру заземления, установленному вблизи трансформаторной подстанции. Очевидно, что в этой системе не используется заземление нейтрали специальным компенсационным устройством — дугогасительной катушкой. На практике используются три подтипа системы TN: TN-C, TN-S и TN-CS, отличающиеся различными способами присоединения к N и PE заземлителям.

Система заземления TN-C

Как видно из буквенного обозначения, система заземления TN-C характеризуется комбинацией функциональных и защитных нейтральных проводников. Классическая система TN-C представляет собой традиционную четырехпроводную схему электропитания с тремя фазами и одним нейтральным проводом. В этом случае главная заземляющая шина представляет собой глухозаземленную нейтраль. Все открытые части, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток, следует подключать к шине с помощью дополнительных нулевых проводов.

Данная система имеет несколько существенных недостатков, и самый серьезный из них – потеря функций безопасности при обрыве или перегорании нулевого провода. В таких случаях на оголенных поверхностях корпусов приборов и оборудования возникают опасные напряжения. Поскольку в данной системе не используется отдельный защитный заземляющий проводник PE, все подключенные розетки не имеют заземления. Поэтому все электрооборудование должно быть подключено к нейтрали, т.е. части корпуса должны быть подключены к нулевому проводу.

Такой тип подключения предусматривает, что при касании фазного провода корпуса происходит срабатывание автоматического выключателя при коротком замыкании. Таким образом, опасность поражения людей электрическим током или возгорания искрящего оборудования будет исключена за счет аварийного отключения электроэнергии. Важным ограничением, связанным с принудительным подключением нейтрали бытовых приборов с питанием по системе TN-C, является то, что использование дополнительных цепей уравнивания потенциалов в санузлах запрещено, и об этом должны знать все жильцы.

В настоящее время такие системы заземления можно встретить в домах, относящихся к старому жилому фонду. Но их также используют в сетях уличного освещения, где риск минимален.

Система TN-S

Система заземления TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с системой TN-C система заземления TN-S с отдельными нейтральным и защитным проводниками была разработана и внедрена в 1930-х годах. Данное решение обеспечивает высокий уровень электробезопасности людей и оборудования. У него есть один, хотя и очень существенный недостаток – высокая стоимость. Поскольку на самой подстанции функциональная (N) и защитная (PE) нейтрали разделены, подача трехфазного напряжения осуществляется по пяти проводам; а однофазное напряжение подается по трем проводам. Для подключения обоих нейтральных проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ предусматривает, что на всех ответственных объектах, а также строящихся или реконструируемых зданиях энергоснабжения должна быть установлена система TN-S, так как она обеспечивает высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому использованию и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентация российской энергетики на трехфазное четырехпроводное электроснабжение.

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

С целью снижения стоимости защищенной, но капиталоемкой системы TN-S с раздельными нулевыми проводниками N и PE было разработано решение, позволяющее использовать ее преимущества при меньшем бюджете, несколько выше, чем у системы TN-C . Принцип этого метода подключения заключается в том, что подстанция подает питание, используя комбинированную нейтраль PEN, подключенную к глухозаземленной нейтрали. На вводе в здание эта нейтраль разделяется на защитную нейтраль PE и еще один проводник, работающий как функциональная нейтраль N на стороне потребителя.

Данная система имеет существенный недостаток: при обрыве или перегорании PEN-проводника на участке «подстанция — здание» возникают опасные напряжения на PE-проводнике, а, следовательно, и на всех корпусных частях электроприборов. . Поэтому при использовании TN-C-S, что встречается довольно часто, нормативы требуют выполнения специальных мер по защите PEN-проводника от повреждений.

Система заземления ТТ

При подаче электроэнергии по распространенным в сельской местности воздушным линиям, то при использовании небезопасной системы TN-C-S сложно обеспечить достаточную защиту комбинированного нулевого провода PEN. Системы ТТ все чаще используются в таких областях. Они требуют глухого заземления нейтрали источника и передачи трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый провод — это функциональная нейтраль N. Со стороны потребителя устанавливается локальная, обычно модульная, система заземлителей, к которой подключаются все защитно-нейтральные провода РЕ, связанные с частями корпуса.

Недавно одобренная для использования в Российской Федерации, эта система быстро распространяется в российской провинции и часто используется для электроснабжения частных домовладений. В городских условиях ТТ часто используют для питания точек уличной торговли. При таком способе заземления автоматические выключатели и молниезащита обязательны.

2. Система с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль соединена с землей, что делает их достаточно надежными. Тем не менее все они имеют ряд существенных недостатков. Гораздо более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется изолированная нейтраль либо абсолютно не связанная с землей, либо заземленная с помощью специального оборудования и устройств с большим сопротивлением. Например, как в ИТ-системе. Эти методы подключения часто используются в медицинских учреждениях для питания оборудования жизнеобеспечения, на нефтеперерабатывающих заводах и электростанциях, в исследовательских лабораториях с очень чувствительными приборами и в других критически важных объектах.

ИТ-система

Система заземления IT

Это классическая система, основной особенностью которой является изолированная нейтраль источника — I, а также контур защитного заземления Т на стороне потребителя. Напряжение от источника к потребителю передается по наименьшему числу проводов, при этом все токопроводящие части корпусов потребительского оборудования должны быть надежно соединены с системой заземлителей. Функционально нулевой проводник N на участке «источник – потребитель» в архитектуре ИТ-системы отсутствует

Надежное заземление гарантирует безопасность

Все существующие виды систем заземления предназначены для обеспечения надежной и безопасной работы электроприборов и оборудования, подключаемого на стороне потребителя, а также защиты людей, использующих это оборудование, от поражения электрическим током .