2.2. Базовые системы заземления

Система заземления TN-C

В нашей стране все линии электропередачи от трансформаторной подстанции до ВРУ (вводно-распределительного устройства) зданий (рис. 2.2) — четырехпроводные (три фазных провода L1, L2, L3 и совмещенный нулевой проводник PEN). Эта схема от подстанции до ВРУ условно называется TN-C (расшифрую далее).

В старых сетях PEN проводник так и шел до потребителя в таком объединенном виде PEN. Поэтому к потребителю шло 2 проводника при однофазном включении (L, PEN) и 4 проводника — при трехфазном включении (LI, L2, L3, PEN).

Эта схема условно тоже называется TN-C, где:

Т — заземленная нейтраль, непосредственная связь нейтрали источника электропитания с землей (лат. terra);

N — источник электропитания заземлен, а заземление потребителей производится только через PEN-проводник (ит. Neutre — нейтраль);

С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник), (англ. Combined).

Схема системы защитного заземления TN-C представлена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Устаревшая система защитного заземления TN-C

Достоинства подсистемы TN-C. Это наиболее распространенная подсистема, экономичная и простая.

Недостатки подсистемы TN-C очень существенные. У такой системы нет отдельного проводника РЕ (защитное заземление). Это означает, что в жилом доме в розетках отсутствует заземление. Не редко при такой системе делается зануление. Зануление это крайняя мера, рассчитанная на эффект короткого замыкания. Если проводник фазы окажется на корпусе прибора, произойдет короткое замыкание (КЗ), в итоге, сработает автоматический выключатель на отключение.

При такой системе TN-C недопустимо уравнивание потенциалов в ванной комнате.

 Вывод.

Система заземления TN-C используется в старом жилом фонде и не может быть рекомендована для новых домов.

Система заземления TN-S

В современных сетях совмещенный нулевой проводник PEN расщепляется при вводе в здание (в ВРУ) на два проводника (рис. 2.3):

♦ нулевой рабочий проводник N;

♦ нулевой защитный проводник РЕ.

В итоге к потребителю с вводного устройства идет 3 проводника при однофазном включении (L, N, РЕ) и 5 проводников (L1, L2, L3, N, РЕ) — при трехфазном включении.

Рис. 2.3. Расщепления РEN проводника в ВРУ:

_{а — схемы расщепления; б — наглядное представление}

Эта схема, начиная с ВРУ и до конечного потребителя, условно называется TN-S, где:

Т — заземленная нейтраль, непосредственная связь нейтрали источника электропитания с землей (лат. terra);

N — источник электропитания заземлен, а заземление потребителей производится только через PEN-проводник (ит. Neutre — нейтраль).

S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены (англ. Separated).

Схема системы защитного заземления TN-S представлена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Дорогостоящая система защитного заземления TN-S

Достоинства подсистемы TN-S. Это наиболее современная и безопасная система заземления. Рекомендуется при строительстве новых зданий. Способствует хорошей защите человека, оборудования, а также защиты зданий.

Недостатком подсистемы TN-S является лишь ее высокая стоимость. Поэтому она менее распространена. Эта подсистема требует прокладки от трансформаторной подстанции пятижильного в трехфазной сети или трехжильного кабеля однофазной сети, что ведет к удорожанию проекта.

Система заземления TN-C-S

В итоге была изобретена комбинированная система из двух рассмотренных ранее систем. Она получила название TN-C-S — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике, начиная от источника питания до ввода в здание (образуя TN-C). При вводе в здание производят расщепление «нефазного» проводника PEN на проводник N и проводник РЕ. Следует помнить, что после расщепления такая система требует повторного заземления при вводе в здание!

Достоинства подсистемы TN-C-S. Подсистема TN-C-S рекомендована для широкого применения. Технически достаточно легко выполнима. При переходе с подсистемы TN-C требует не сложной модернизации.

Недостатки подсистемы TN-C-S. Нуждается в модернизации стояков, в подъездах. При обрыве PEN проводника электроприборы могут оказаться под опасным потенциалом.

Таким образом, вся схема от ТП до потребителя, объединяющая две системы, называется TN-C-S. Схема представлена на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Современная система защитного заземления TN-C-S

Система с заземленной нейтралью ТТ

А вот используемые редко системы ТТ «Заземленная нейтраль» и IT «Изолированная нейтраль» рассмотрим кратко.

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

Расшифровка такая:

Т — заземленная нейтраль, непосредственная связь нейтрали источника электропитания с землей (лат. terra);

Т — открытые проводящие части заземлены, т. е. существует раздельное (местное) заземление источника электропитания и электрооборудования.

В этой системе (рис. 2.6):

♦ трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землей;

♦ все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землей через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

Рис. 2.6. Система с заземленной нейтралью ТТ

Достоинством такой системы является высокая устойчивость к разрушению N по пути от трансформаторной подстанции к потребителю. Это разрушение никак не влияет на РЕ.

Есть и недостатки. Так требуется более сложная молниезащита, ведь возможно появления пика между N и РЕ. Еще в этой системе нереально для обычного автоматического выключателя отследить КЗ фазы на корпус прибора (и далее на РЕ). Это происходит из-за большого сопротивления местного заземления, имеющего величину 30–40 Ом.

 Примечание.

ПУЭ рекомендуют систему ТТ только как «дополнительную» систему (при условии, что подводящая линия не удовлетворяет требования TN-C-S по повторному заземлению и механической защите PEN), а также в установках на открытом воздухе, где есть риск одновременного соприкосновения с установкой и с физической землей (или же физически заземленными металлическими элементами).

Следует помнить, что система ТТ требует обязательного применения УЗО. Обычно устанавливают вводное УЗО уставкой 300–100 мА, которое отслеживает КЗ между фазой и РЕ, а за ним — персональные УЗО для конкретных цепей на 30–10 мА для защиты людей от поражения током.

 Примечание.

Система ТТ очень популярна в сельской местности нашей страны в связи с низким качеством большинства сельских воздушных линий.

Система с изолированной нейтралью IT

Система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.

Расшифровка такая:

I — изолированная нейтраль (англ. isolation);

Т — открытые проводящие части заземлены, т. е. существует раздельное (местное) заземление источника электропитания и электрооборудования.

Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования.

Система с изолированной нейтралью IT (рис. 2.7) применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, которым предъявляются повышенные требования надежности и безопасности, например, в больницах для аварийного электроснабжения и освещения.

Рис. 2.7. Система с изолированной нейтралью IT