Формирование различных типов заземления системы при подключении электроустановок зданий к одному источнику питания

Типы систем заземления

Вы замечали, что нулевой провод в трёхфазном кабеле имеет меньшее сечение, чем остальные? Это вполне объяснимо, ведь на него ложится не вся нагрузка, а только разница токов между фазами. Хотя бы один контур заземления в сети должен быть, и обычно он находится рядом с источником тока: трансформатор на подстанции. Здесь система требует обязательного зануления, но при этом нулевой проводник перестаёт быть защитным: что бывает, если в ТП «отгорел ноль», знакомо многим. По этой причине заземляющих контуров по всей протяжённости ЛЭП может быть несколько, и обычно так оно и есть.

Конечно, повторное зануление, в отличие от заземления, вовсе не обязательно, но зачастую крайне полезно. По тому, в каком месте выполняется общее и повторные зануления трехфазной сети, различают несколько типов систем.

Разница между заземлением и занулением

В системах под названием I-T или T-T защитный проводник всегда берётся независимо от источника. Для этого у потребителя устраивается собственный контур. Даже если источник имеет свою точку заземления, к которой подключен нулевой проводник, защитной функции последний не имеет. Он с защитным контуром потребителя никак не контактирует.

Системы без заземления на стороне потребителя более распространены. В них защитный проводник передаётся от источника потребителю, в том числе и посредством нулевого провода. Обозначаются такие схемы приставкой TN и одним из трёх постфиксов:

1. TN-C: защитный и нулевой проводник совмещены, все заземляющие контакты на розетках подключаются к нулевому проводу.
2. TN-S: защитный и нулевой проводник нигде не контактируют, но могут подключаться к одному и тому же контуру.
3. TN-C-S: защитный проводник следует от самого источника тока, но там всё равно соединяется с нулевым проводом.

Ключевые моменты электромонтажа

Итак, чем вся эта информация может быть полезна на практике? Схемы с собственным заземлением потребителя, естественно, предпочтительны, но иногда их технически невозможно реализовать. Например, в квартирах высоток или на скальном грунте. Вы должны знать, что при совмещении нулевого и защитного проводника в одном проводе (называемом PEN) безопасность людей не ставится в приоритет. А потому оборудование, с которым контактируют люди, должно иметь дифференциальную защиту.

И здесь начинающие монтажники допускают целый ворох ошибок. Неправильно определяя тип системы заземления/зануления и, соответственно, неверно подключают УЗО. В системах с совмещённым проводником УЗО может устанавливаться в любой точке, но обязательно после места совмещения. Эта ошибка часто возникает в работе с системами TN-C и TN-C-S. А особенно часто, если в таких системах нулевой и защитный проводники не имеют соответствующей маркировки.

Разница между заземлением и занулением

Поэтому никогда не используйте жёлто-зелёные провода там, где в этом нет необходимости. Всегда заземляйте металлические шкафы и корпуса оборудования, но только не совмещённым PEN-проводником. На нём при обрыве нуля возникает опасный потенциал. Это необходимо делать защитным проводом PE, который подключается к собственному контуру.

Кстати, при наличии собственного контура на него выполнять незащищённое зануление очень и очень не рекомендуется. Если только это не контур вашей собственной подстанции или генератора. Дело в том, что при обрыве нуля вся разница асинхронной нагрузки в общегородской сети проследует в землю через ваш контур, раскаляя соединяющий провод.

Защитное заземление. Чем опасно самостоятельное выполнение заземления?

Принцип работы заземления для зданий по системе ТN-C, TN-S и TN-C-S.

Заземление дома. Монтаж контура заземления!

Контур заземления. Заземление и зануление на объектах.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

Глухое погружение нейтрали

Системы заземления разделяют на две большие группы: с глухо заземленной нейтралью и с изолированной. В схеме первого типа нейтральный проводник (обозначается N) всегда заземлен и может быть независимым от защитного PE-проводника, а может соединяться с ним, образуя PEN-проводник.

Если нейтральный провод объединен с защитным проводником, он образует систему TN-C, если проводиться отдельно − систему TN-S, в случае, когда объединен на подстанции с защитным проводником, а при входе в здание разделяется на два проводника – защитный PE и функциональный N, образуется система TN-C-S. Еще одним видом является система, при которой нейтральный проводник заземляется на подстанции и к потребителю трехфазный ток поступает по четырем проводам, одним из которых является ноль N. Это − система TT.

Применение системы TN-C

Система TN-C широко использовалась ранее при так называемой двухпроводной сети. В этом случае в розетках отсутствовал заземленный контакт. В сетях, сконструированных по этой системе, заземлялся нулевой провод, но при обрыве его, все приборы оставались под напряжением. Это вынуждало заземлять корпуса каждого отдельного электроприбора. В современных строящихся зданиях эта система не проектируется. Используется только в старых зданиях.

Применение системы TN-S

Система TN-S более совершенна, обладает высокой степенью электробезопасности, так как имеет отдельный заземленный проводник, но стоимость ее неоправданно высока. При трехфазном питании приходится прокладывать от источника пять проводов – три фазы, нейтраль и защитный проводник PE.

Для устранения недостатка системы TN-S была создана TN-C-S. Она предусматривает один проводник PEN, который представляет собой общий провод, заземленный по всей длине от источника питания до ввода в здание, а перед вводом разделяется на нейтраль N и защитный проводник PE. Эта система тоже имеет весомый недостаток. При повреждении проводника PEN на протяжении участка от подстанции до здания, все подключенные внутри здания приборы остаются под опасным напряжением. Для этой системы ПУЭ (Правила устройства электроустановок) требуют проведения мероприятий по устройству дополнительной защиты проводника PEN от механических повреждений.

Тип заземления ТТ

Система ТТ используется для подачи электричества за городом и в сельской местности по линиям электропередач, устанавливаемым на опорах. Подключение электроустановок по этой системе разрешается лишь в том случае, если невозможно обеспечить все условия электробезопасности в системе TN и избежать при этом неоправданных материальных затрат. При контакте с электроприборами защита от тока должна осуществляться путем отключения питания в цепи. Для этого правилами предписываются специальные изделия – устройства защитного отключения – УЗО.

Виды заземления и их назначение

Рассмотрим виды заземления в электроустановках с их основными чертами в таблице.

Типы и подтипы заземления	Особенности
TN	популярнейший тип заземляющей системы, являющий собой комплекс из штырей, вертикально вбитых в землю до водоносного горизонта на глубину свыше 2,5 м; штыри объединены кабелем (полосой) в общий заземляющий контур для жилого здания; альтернативное название — глухозаземленная нейтраль, т. е. ноль совмещен с землей по всей длине
TN-C	дешевый, но устаревший вариант с высоким риском опасности: рабочий нуль N одновременно является защитным проводом PE, поэтому при обрыве N-проводника весь потенциал перейдет на электрическое оборудование, что может привести к возгоранию или поражению током
TN-S	в новых строительных проектах принимают эту подсистему, поскольку она наиболее надежная, и в тоже время дорогая (требует дополнительного проводника от подстанции к энергопотребителю); конструктивно в TN-S входят отдельный фазный провод, нейтраль N и защитный проводник PE (последние два проводника — отдельные компоненты, начиная с подстанции с глухозаземленной нейтралью)
TN-C-S	это комплекс плюсов описанных выше подсистем; очень просто реализуется при реконструкции старых видов заземления нейтрали; конструктивно состоит из системы TN-C (до главного распределительного щита), а дальше нейтральный провод PEN расходится на N-проводник и защитный PE; и уже дальше организовывается подсистема TN-S; минус — образуется полное напряжение в системе при обрыве PEN-шины, проблема решается установкой защитных реле напряжения
TT	электропитание идет по фазным проводам от источников с глухозаземленной нейтралью, заземление обустраивается прямо у потребителя; в обязательном порядке требуется подключение УЗО
IT	IT-система не использует глухозаземленную нейтраль, нуль источника подключается через спецустройство с большим внутренним сопротивлением, у потребителя при этом устанавливается дополнительно устройство ноля и защитного заземления (см. главу 1.7 ПУЭ); метод заземления IT создает минимальные помехи

Кратко резюмируем виды заземления и их назначение:

IT-система снабжения подходит для специальных лабораторий; TT-система актуальна для подключения временных объектов или мобильных сооружений, к примеру, на стройке; подсистема TN-C-S чаще всего выбирается при реконструкции старых зданий; TN-S — при проектировании новых строительных объектов; TN-C обнаруживается преимущественно в старом жилом фонде и в настоящее время не используется ввиду высоких рисков пожарной опасности и удара электрическим током; TN-система оптимально пригодна для жилых домов (обращайте внимание на современные подсистемы из этой категории)

Подписка на рассылку

Заземление цеха является обязательным требованием для обеспечения защитных мер электробезопасности и обеспечивается присоединением электроустановок (шкафов управления, корпусов электродвигателей, станков и т.п.) к заземляющему устройству (ЗУ), состоящее из заземлителя и заземляющих проводников. Для заземления оборудования цеха на пром. предприятиях используются различные виды заземлителей — естественные и искусственные. Первые представляют собой проложенные непосредственно в земле металлические трубопроводы и металлоконструкции самого цеха, а вторые — вертикальные и горизонтальные заземлители (стальные уголки, стержни и трубы), которые специально применяются для заземления.

Как осуществляется заземление в цехе?

В соответствии с ПУЭ, все электроустановки необходимо заземлять путем присоединения корпусов оборудования или отдельных элементов установки к заземляющему устройству в соответствии со схемой заземления цеха (см.рисунок).

Однако, для того чтобы ЗУ выполняло свою защитную функцию, перед его реализацией выполняется проект молниезащиты и заземления производственного цеха. В проекте производятся расчеты молниеприемника, а так же сопротивления вертикальных и горизонтальных электродов, полное сопротивление ЗУ, исходя из удельного сопротивления грунта, размеров вертикального (длина, диаметр) и горизонтального (длина, ширина) электродов, а так же их заглубления.

Далее в соответствии с проектом, выполняется монтаж заземления цеха. Вначале снаружи здания роют траншею, в которую забиваются вертикальные электроды так, чтобы верхняя их часть выступала со дна траншеи на 200 мм. Далее к ним привариваются горизонтальные заземлители, при этом сварные швы, находящиеся в земле, должны быть покрыты битумом. После сварки ЗУ соединяются с главной заземляющей шиной (ГЗШ), при помощи гибкого изолированного или неизолированного проводника расчетного сечения, например провод ПуГВ, который подключается при помощи болтового соединения. Кроме того, к ГЗШ так же производится подключение защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов.

Заземление производственного цеха

Внутри цеха в качестве проводников для заземления применяются металлические конструкции, металлические оболочки и экраны кабелей, стальные трубы электропроводки и трубопроводы. На предприятиях, где невозможно использовать элементы самого здания, в соответствии с проектом выполняется контур из стальной полосы, проложенной открыто по стенам на расстоянии 0,4–0,6 мм от пола по периметру производственного цеха (контур заземления в цеху) и соединенный с ГЗШ.

К данному контуру или к ГЗШ производится подключение всех электроустановок (станков, электродвигателей и т.п. оборудования), при этом заземляющий проводник выбирается сечением, что и основные жилы кабеля или в соответствии с ПУЭ таблицей 1.7.5.

Таким образом, выполняетсязаземление станков и пр. технологического оборудования в цеху под одной системой, которая обеспечивает защиту от нахождения их электропроводящих частей под напряжением

Важно отметить, что защитное заземление может не выполняться для электроприборов на напряжение до 42 В переменного тока и 100В постоянного тока

источник

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

1. Классификация систем заземления
2. Система заземления TN-C
3. Система заземления TN-S, TN-C-S
4. Система заземления TT
5. Система заземления IT

Важнейшей частью проектирования, монтажа и дальнейшей эксплуатации оборудования и электроустановок является правильно выполненная система заземления. В зависимости от используемых заземляющих конструкций, заземление может быть естественным и искусственным. Естественные заземлители представлены всевозможными металлическими предметами, постоянно находящимися в земле. К ним относится арматура, трубы, сваи и прочие конструкции, способные проводить ток.

Но электрическое сопротивление и другие параметры, присущие этим предметам, невозможно точно проконтролировать, и спрогнозировать. Поэтому с таким заземлением нельзя нормально эксплуатировать любое электрооборудование. Нормативными документами предусматривается только искусственное заземление с использованием специальных заземляющих устройств.

Что такое нулевой провод?

Нулевой провод — это проводник, который соединен с заземленной частью трансформатора.
Если однофазные нагрузки (220В) потребителей, распределены неравномерно, то в системе возникнет так называемое напряжение смещения нейтрали (перекос фаз), которое вызовет несимметрию напряжений нагрузки. Это может привести к тому, что часть потребителей, будет иметь пониженное напряжение, а часть повышенное. Повторные заземления «нуля», позволяют снизить перекос фаз и выровнять фазные напряжения, отводят часть грозовых и коммутационных перенапряжений, обеспечивают время срабатывания автоматов защиты(которое регламентируется нормативными документами) и т.п.
Помимо выполнения защитных функций, заземление нуля может дополнительно быть функциональным для некоторых видов оборудования загородного дома —
например некоторых марок энергозависимых газовых котлов. Электроника отдельных, так называемых фазозависимых моделей, считает ситуацию с появлением потенциала на нулевом проводе относительно земли, как аварийную и отключает оборудование. Эти же фазозависимые газовые котлы не работают от переносных генераторов без нулевого провода — в которых присутствуют две фазы по 110В.

Если рассматривать аварийную ситуацию на ВЛ, например обрыв или прогорание нулевого провода, то отсутсвие или несоответствие (повторных заземлений ВЛ) нормативам, может привести к непредсказуемым последствиям для потребителей.

Определение PEN (совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник) «появилось», когда для повышения уровня электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий, был введен в действие первый из комплекса стандартов ГОСТ Р 50571.1 (дата введения 01.01.95) на базе нормативов МЭК (Международная электротехническая комиссия).
Комплекс новых стандартов внедрил «Типы систем заземления» для электроустановок напряжением до 1 кВ,  где каждая система является общей характеристикой питающей электрической сети и электроустановки здания. В главе 1.7 ПУЭ 7-го издания (2002г.) дана классификация электроустановок в отношении применяемых систем заземления.
В настоящее время электросети частных домов, дач, которые запитаны от ВЛ — относятся (по ряду причин) к системам заземления TN-С, TN-C-S или ТТ.
Систему ТТ рассматривать не будем (другая тема).
Система заземления TN-С ещё осталась во многих загородных домах старой застройки, где не проводилась реконструкция электропроводки.
В связи с тем, что система TN-С запрещена для однофазных потребителей в новом строительстве и при реконструкции электросетей зданий (это требование не распространяется на ответвления от ВЛ напряжением до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии — 1.7.132) — её тоже рассматривать не будем.

 У электроустановок с типом системы заземления TN-C-S нейтраль питающей линии (PEN) раделяется на нулевой рабочий проводник (N) и нулевой защитный (PE), а линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ проводники).
В системе TN-C-S все открытые проводящие части эктроустановки имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции.
В соответствии с п.1.7.102 на вводах ВЛ к таким электроустановкам должны быть выполнены повторные заземления — сопротивления которых нормируются.

Для обеспечения электробезопасности, должен быть выполнен комплекс требований, как к заземлению, так и к электропроводке дома, указанных в главах ПУЭ
(гл.1.7 и гл.7.1)..

Эти требования взаимосвязаны и их частичное выполнение может привести неблагоприятным последствиям.

Общие понятия

Для более чёткого понимания и восприятия материала рассмотрим два типа электрических сетей. Внешняя питающая электросеть — линии электропередач (ЛЭП), по которым электроэнергия поступает к нам в дом.

На фото ниже показан фрагмент городской воздушной линии электропередачи, питающей жилые дома по моей улице. В типовом случае используют четыре изолятора (ролика) закреплённых на опоре. Три верхних изолятора используют для фазных проводников (обозначены L1, L2, L3) и нижний изолятор используют для нулевого рабочего проводника (обозначен буквой N). При однофазном питании в жилой дом электроэнергия поступает по двум проводам (на фото показана отходящая линия (L1 — N), при трёхфазном электроснабжении в жилой дом электроэнергия поступает по 4 проводам, т. е. используются все четыре провода.

Таким образом, городская воздушная линия (ВЛ) представляет собой четырёхпроводную систему (обозначаемую комбинацией букв TN-C), в которой проводник N (в современной терминологии PEN) совмещает в себе функции рабочего и защитного проводника. Данная система (TN-C), несмотря на её существенные недостатки, для внешних питающих сетей разрешена к применению. Но вот использовать её внутри жилых помещений согласно действующим нормативным документам нельзя.

Внутренняя (внутридомовая) электрическая сеть — лектрическая сеть, проложенная внутри дома, посредством которой обеспечиваются электроэнергией потребители в жилом доме и в хозяйственных постройках, а также освещение помещений дома и хозяйственных построек.

Как отмечалось выше, использовать систему TN-C внутри жилых строений запрещено. К использованию разрешена лишь система TN-C-S. Причин достаточно:

• Невозможность системы TN-C обеспечить требуемую электробезопасность для жильцов дома и безопасность самого строения.
• Невозможность использования (по крайней мере, полноценного) современных устройств защитного отключения.
• Невозможность правильного и безопасного подключения современных бытовых приборов (телевизор, стиральная машина, холодильник и т. д.).

Для наглядности рассмотрим подключение к внутридомовой электросети современной бытовой техники, имеющей трёхконтактную вилку (в обиходе называют евровилкой). При однофазном питании жилого дома в дом приходит два провода (фазный и нулевой), как показано на фото выше. Для правильного и безопасного подключения бытовой техники, оборудованной евровилкой, требуется три провода, фазный (L), нулевой рабочий (N) и защитный (PE). Что и показано на фото ниже слева.

Таким образом, в случае подключения бытовой техники к двухпроводной электропроводке оборудование работать будет. Такое подключение современной бытовой техники характерно для старых многоквартирных домов. Но в этом случае возникает реальная угроза поражения электрическим током. Почему? Если посмотреть на схему подключения внутри самого устройства (стиральная машина, холодильник и т. д.), то мы увидим, что третий защитный провод (PE), идущий от вилки, подключён к корпусу оборудования. На фото справа показано подключение защитного проводника внутри сварочного аппарата (обведено белым кругом). Аналогично подключаются и прочее электрооборудование (стиральная машина, холодильник и т. д.). За счет такого подключения корпус электроприбора всегда защищён от появления на нём высокого (фазного) напряжения. Так как в случае повреждения (пробоя) изоляции и появления фазного напряжения на корпусе прибора, сработает защитный автомат (либо по току короткого замыкания, либо по току утечки) и отключит неисправный прибор. Тем самым исключается возможность поражения человека электрическим током при неисправном оборудовании.

К сожалению, на практике ситуация такова:

• Люди мирятся (либо вынуждены мириться) с возможной опасностью поражения электрическим током при использовании в доме устаревшей (двухпроводной) электрической сети.
• Начинают пытаться «решать проблему» народными методами.

Так, например, в сети Интернет высказывается идея объединить (соединить между собой) контакты проводников N и PE в розетке. Тем самым, якобы, корпус электроприборов будет занулён, и будет обеспечена безопасность жильцов. Делать этого категорически нельзя, так как вероятность поражения электрическим током существенно возрастает. Чтобы понять почему, рекомендую посмотреть мою статью «Электромонтажные работы в доме — по британскому стандарту».

Таким образом, для правильного безопасного подключения электрооборудования в доме с возможностью использования современных защитных устройств (УЗО), требуется модернизация (реконструкция) электрической сети в жилом доме.

Сферы применения систем заземления IТ

Системы заземления IТ, ввиду своих конструктивных и функциональных особенностей, используются в электроустановках и зданиях, к которым предъявляются высокие требования к пожарной и электробезопасности. Также такие схемы используются на объектах, где необходима бесперебойная подача электроэнергии:

• в электрооборудовании шахт и рудников, для которых характерными являются сырые и взрывоопасные условия;
• в медицинских учреждениях (отделения хирургии и реанимации);
• в научных лабораториях – в таких учреждениях используется электрооборудование, для которого характерна повышенная чувствительность к перепадам напряжения;
• на взрывоопасных производственных объектах – химических, газовых и деревообрабатывающих установках;
• в помещениях с высоким уровнем влажности, гидроэлектростанциях и в других сооружениях, где высока опасность шагового напряжения;
• в установках специального назначения – схемы защитного IТ-заземления применяются для электрооборудования, где также высокой является опасность замыкания на землю.

1.7.68

Ограждения и оболочки в электроустановках напряжением до 1 кВ должны иметь степень защиты не менее IP 2X, за исключением случаев, когда большие зазоры необходимы для нормальной работы электрооборудования.

Ограждения и оболочки должны быть надежно закреплены и иметь достаточную механическую прочность.

Вход за ограждение или вскрытие оболочки должны быть возможны только при помощи специального ключа или инструмента либо после снятия напряжения с токоведущих частей. При невозможности соблюдения этих условий должны быть установлены промежуточные ограждения со степенью защиты не менее IP 2X, удаление которых также должно быть возможно только при помощи специального ключа или инструмента.

Технологии устройства заземления

Контур заземления устанавливается по одной из двух технологий:

• Традиционная.
• Модульно-штыревая.

Традиционная технология

По правилам традиционной технологии заземление выполняется из черного металла. В этих целях могут быть использованы полоски, трубы, уголки. Для начала выбирается подходящее для оборудования заземляющего контура место в почве. Затем на расстоянии 5 м друг от друга вкапываются в грунт металлические электроды (на глубину около 3 м в зависимости от объекта). Далее они собираются в общий контур с помощью сварки и стальной полоски.

Из-за трудоемкой установки и коррозии, свойственной металлу, сейчас чаще применяется более современная модульная технология.

Модульная технология

Для обустройства модульно-штыревой заземляющей технологии применяются металлические стержни с медным покрытием. Они вбиваются в грунт вертикально на глубину до 1 м. По краям нарезается резьба, которую тоже покрывают медью. Металлические элементы конструкции соединяют латунными муфтами. Для соединения горизонтальных и вертикальных частей берут латунные зажимы. Все детали обрабатываются специальной защитной пастой от коррозии.

Модульно-штыревая технология не нуждается в трудоемком монтаже и сварке. Она подходит для любого типа грунта и имеет больший срок службы, чем традиционная.

Технически совершенная система заземления здания обеспечивает надежную и безопасную работу электроприборов для потребителя. Во многих случаях правильное заземление может спасти жизнь человека.