Системы заземления TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT. Применение систем заземления.

Перевод и расшифровка названий систем заземления

В пункте 1.7.3 ПУЭ детально описаны различные системы заземления, причём их названия соответствуют требованиям Международной электротехнической комиссии (МЭК) и включают латинские буквы.

Эти буквы представляют собой первые буквы английских и французских слов, указывающих на специфические характеристики заземления.

Вот как расшифровываются названия схем электроснабжения:

• T - от французского "Terre" (земля). Означает подключение трансформатора или корпуса к заземляющему контуру.
• N - от французского "Neuter" (нейтраль). Показывает, что линия соединена с глухозаземлённой нейтралью трансформатора.
• I - от французского "Isole" (изолировать). В этой системе все элементы электросхемы изолированы от земли.
• C - от английского "Combined" (комбинированный). В данной системе нейтральный провод (N) и заземляющий провод (PE) объединены в одном проводнике (PEN) на всём протяжении или на определённом участке.
• S - от английского "Separated" (раздельный). Указывает на наличие раздельных проводников для нейтрали (N) и заземления (PE).

Кроме этих терминов, в описании систем электропитания используются следующие обозначения:

• L - от английского "Line" (линия), фазный провод. В трёхфазных электросетях таких проводов три, по числу фаз.
• N - от английского "Neutral" (нейтраль), нулевой провод или рабочее заземление. Обеспечивает протекание уравнительных токов и равномерное фазное напряжение.
• PE - от английского "Protect Earth" (защитная земля), защитное заземление. Предназначено для защиты от поражения электрическим током и обеспечения аварийного отключения дифференциальной защиты и автоматического выключателя при повреждении изоляции.
• PEN - проводник, совмещающий функции рабочего (нейтрального) и защитного заземления.

Эти обозначения помогают лучше понимать и правильно применять различные системы заземления в электросетях.

Виды систем заземления

Системы заземления играют важную роль в обеспечении безопасности электроустановок. Они обеспечивают защиту от поражения электрическим током и предотвращают повреждение оборудования. Основные типы систем заземления включают TN-C, TN-S, TN-C-S, TT и IT. Каждая из этих систем имеет свои особенности и применяется в различных условиях.

Системы с глухозаземлённой нейтралью

Система TN-C.

Система TN-C (Terra Neutral Combined) объединяет функции нейтрали и защитного проводника в одном проводе, называемом PEN (Protective Earth and Neutral). Это упрощает прокладку кабеля, но имеет свои ограничения.

Основные особенности:

• Общий провод PEN: В системе TN-C используется один провод для нейтрали и заземления.
• Простота прокладки: Меньшее количество проводов снижает затраты на установку.
• Ограниченная безопасность: В случае обрыва PEN-проводника возможны опасные ситуации.

Схема TN-C:

Эта система имеет несколько значительных недостатков, главным из которых является потеря защитных функций в случае обрыва или повреждения нулевого провода. В такой ситуации на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования может появиться опасное для жизни напряжение. Поскольку в данной системе отсутствует отдельный защитный заземляющий проводник (PE), все подключенные розетки не имеют заземления. Поэтому приходится занулять используемое электрооборудование, соединяя его корпусные детали с нулевым проводом.

Если при таком подключении фазный провод коснётся корпуса, произойдёт короткое замыкание, что приведёт к срабатыванию автоматического предохранителя. Это быстрое аварийное отключение устраняет опасность поражения электрическим током и предотвращает возможное возгорание искрящего оборудования. Важно помнить, что при вынужденном занулении бытовых приборов в системе TN-C существует ограничение: в ванных комнатах запрещено использовать дополнительные контуры уравнивания потенциалов. Это ограничение должно быть известно всем проживающим в помещениях, запитанных по данной системе.

Система TN-S

Система TN-S (Terra Neutral Separated) разделяет нейтральный и защитный проводник на всём протяжении сети. Это повышает уровень безопасности и снижает риск возникновения опасных ситуаций.

Основные особенности:

• Разделение проводников: Нейтраль и защитный проводник раздельны.
• Высокий уровень безопасности: Разделение проводников снижает риск поражения электрическим током.
• Более сложная прокладка: Требуется больше проводов, что увеличивает затраты на установку.

Схема TN-S:

В соответствии с ГОСТ Р 50571 и обновлённой редакцией ПУЭ, рекомендуется использовать систему TN-S для энергоснабжения на всех ответственных объектах, а также в строящихся и капитально ремонтируемых зданиях. Эта система обеспечивает высокий уровень электробезопасности. Однако широкое внедрение системы TN-S сталкивается с препятствиями из-за высоких затрат и традиционной ориентации российской энергетики на четырёхпроводные схемы трёхфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

Система TN-C-S (Terra Neutral Combined and Separated) сочетает в себе преимущества обеих систем TN-C и TN-S. В этой системе нейтральный и защитный проводник объединены в одном проводе на определённом участке, а затем разделяются.

Основные особенности:

• Комбинированный подход: PEN-проводник используется на части сети, затем разделяется на нейтраль и защитный проводник.
• Сбалансированная безопасность: Учитывает преимущества обеих систем.
• Широкое применение: Часто используется в жилых и коммерческих зданиях.

Схема TN-C-S:

С целью удешевления системы TN-S, которая является оптимальной по безопасности, но финансово затратной из-за разделённых нулевых проводников N и PE, было разработано решение, позволяющее использовать её преимущества при меньших затратах, лишь немного превышающих расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного метода заключается в следующем: подача электричества с подстанции осуществляется с использованием комбинированного нулевого проводника "PEN", подключенного к глухозаземлённой нейтрали. При входе в здание этот проводник разветвляется на защитный нулевой проводник "PE" и ещё один проводник, выполняющий функцию рабочего нуля "N" на стороне потребителя.

Однако данная система имеет существенный недостаток: в случае повреждения или обрыва провода PEN на участке между подстанцией и зданием на проводнике PE, а следовательно, и на всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, может появиться опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют принятия специальных мер для защиты проводника PEN от повреждения.

Система TT

Система TT (Terra-Terra) имеет отдельные заземляющие контуры для источника питания и потребителя. Это обеспечивает независимость заземления и высокую степень безопасности.

Основные особенности:

• Независимые заземляющие контуры: Источник питания и потребитель имеют свои заземляющие устройства.
• Высокий уровень безопасности: Независимость контуров снижает риск распространения аварийных токов.
• Требования к заземлению: Необходимы качественные заземляющие устройства.

Схема TT:

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, использование небезопасной системы TN-C-S затрудняет обеспечение надлежащей защиты комбинированного проводника PEN. В таких условиях всё чаще применяется система TT, которая предусматривает глухозаземление нейтрали источника и передачу трёхфазного напряжения по четырём проводам. Четвёртый провод является функциональным нулём "N". На стороне потребителя создаётся местное заземляющее устройство, обычно модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями оборудования.

Недавно разрешённая к использованию на территории РФ, система TT активно распространяется и становится популярной.

Системы с изолированной нейтралью

Система IT

Система IT (Isolated Terra) отличается от других систем тем, что нейтральный проводник изолирован от земли или соединен через высокоомное сопротивление. Это минимизирует риск коротких замыканий и повышает надёжность системы.

Основные особенности:

• Изолированная нейтраль: Нейтральный проводник изолирован или подключён через высокоомное сопротивление.
• Высокая надёжность: Снижает риск короткого замыкания.
• Особые требования: Требует специальных мер контроля и мониторинга.

Схема IT:

Классическая система, отличающаяся изолированной нейтралью источника (обозначаемой буквой "I"), а также наличием контура защитного заземления на стороне потребителя (обозначаемого буквой "T"). Напряжение передаётся от источника к потребителю по минимально возможному количеству проводов, при этом все токопроводящие части корпусов оборудования потребителя должны быть надёжно подключены к заземлителю. В архитектуре системы IT отсутствует нулевой функциональный проводник (N) на участке между источником и потребителем.

Понимание различных систем заземления и их особенностей крайне важно для обеспечения безопасности и надёжности электроустановок. Каждая система имеет свои преимущества и применяется в определённых условиях. Выбор подходящей системы заземления зависит от конкретных требований и условий эксплуатации.

Применение теории на практике

Теперь, когда мы разобрались с основными типами систем заземления, давайте рассмотрим, как эти знания можно применить на практике. Важно понимать, что выбор и установка системы заземления зависят от множества факторов, таких как тип здания, его назначение, а также нормативные требования.

Шаг 1: Оценка условий и требований

Первый шаг в выборе системы заземления — это оценка условий эксплуатации и требований, предъявляемых к безопасности. Для этого необходимо:

1.  Тип здания: Жилое, коммерческое или промышленное.
2. Определить назначение электроустановки: Какие устройства будут подключены, какова их мощность и т.д.
3. Изучить нормативные требования: В разных странах и регионах могут быть свои стандарты и правила.

Шаг 2: Выбор подходящей системы

На основе анализа условий и требований можно сделать выбор в пользу той или иной системы заземления:

• TN-C: Подходит для простых и небольших установок, где важна экономия на проводке.
• TN-S: Оптимален для объектов, где требуется высокий уровень безопасности, например, в офисах и жилых домах.
• TN-C-S: Часто используется в современных зданиях, где необходимо сочетание экономии и безопасности.
• TT: Применяется в сельской местности и на объектах, удалённых от централизованных источников питания.
• IT: Идеален для объектов с высокими требованиями к надёжности и минимизации рисков, таких как больницы и промышленные предприятия.

Шаг 3: Проектирование и установка

После выбора системы заземления необходимо перейти к этапу проектирования и установки. Этот процесс включает:

• Разработку схемы заземления: На основе выбранной системы.
• Подбор необходимых материалов: Кабели, заземляющие устройства, соединители и т.д.
• Монтаж системы: Установка всех компонентов системы заземления в соответствии с проектом.
• Проверка и тестирование: Обязательно проведите проверку работоспособности и безопасность системы.

При выборе системы заземления:

Консультируйтесь с профессионалами: Если у вас возникают сомнения или вопросы, всегда консультируйтесь с опытными специалистами или инженерами-электриками.

Соблюдайте стандарты: Убедитесь, что все работы выполняются в соответствии с местными и международными стандартами и нормами.

Примеры применения заземления

Для лучшего понимания, давайте рассмотрим несколько примеров применения различных систем заземления:

Пример 1: Жилой дом

В новостройке жилого дома было лучше использовать систему TN-S. Это обеспечивает высокий уровень безопасности для жителей и минимизирует риск поражения электрическим током.

Пример 2: Промышленное предприятие

На крупном промышленном предприятии лучше выбрать систему IT, так как она обеспечивает высокую надёжность и позволяет быстро выявлять и устранять потенциальные неисправности, что крайне важно для бесперебойной работы производства.

Пример 3: Сельский дом

Для небольшого дома в сельской местности оптимальна система TT. Это позволяет обеспечить надёжное заземление, несмотря на удалённость от централизованных источников питания.

Выбор системы заземления — это важный этап в проектировании и установке электрооборудования. Понимание различных типов систем заземления и их особенностей поможет вам сделать правильный выбор и обеспечить безопасность и надёжность вашей электроустановки.

Периодически проверяйте состояние системы заземления и проводите необходимое обслуживание. Не забывайте прикреплять схемы для наглядности и консультироваться с профессионалами при необходимости.