Системы заземления

Системы заземления

1. Введение.

Заземление является одним из основных факторов обеспечивающих защиту от поражения электрическим током. В соответствии с главой 1.7 ПУЭ все системы заземления электроустановок можно разделить на две группы:

  • системы с глухозаземленной нейтралью к ним относятся система заземления TN (которая в свою очередь делится на системы TN-C, TN-C-S, TN-S) и система заземления TT
  • системы с изолированной нейтралью к ним относится система заземления IT

Первая буква аббревиатуры указывает на характер заземления источника питания, а вторая — на характер заземления открытых проводящих частей электроприемника:

  • T (от франц. terre — земля) — заземлено;
  • N (от франц. neutre — нейтраль) — соединение с нейтралью источника питания (зануление);
  • I (от франц. isolé — изолированный) — изолировано от заземления.

Так же в статье встречаются следующие аббревиатуры:

  • N — функциональный (рабочий) ноль — нулевой проводник используемый для подключения электроприемника.
  • PE — защитный ноль — защитный проводник предназначенный для заземления корпусов электрооборудования.
  • PEN — проводник совмещающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Теперь подробно разберем перечисленные типы систем заземления.

2. Система заземления TN

Система TN — это система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания посредством нулевых защитных проводников (п.1.7.3. ПУЭ).

Как уже было написано выше система TN подразделяется на следующие системы (подсистемы): TN-C, TN-C-S, TN-S.

2.1 Система заземления TN-C

Система TN-C — это система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении. То есть при данной системе применяется общий PEN-проводник который используется как для подключения электроприемников так и для зануления их открытых проводящих частей (корпусов).

Система заземления TN-C схема:

Как видно на схеме при данной системе выполняется зануление токопроводящих корпусов электрооборудования, это необходимо для того, что бы при замыкании фазного провода на корпус электроприемника, вследствие его обрыва или повреждения изоляции, произошло короткое замыкание которое, в свою очередь, привело бы к срабатыванию защитной аппаратуры (автоматического выключателя) и отключению напряжения.

Главным недостатком системы TN-C является утеря ее защитных функций в случае отгорания (обрыва) PEN-проводника, при этом на зануленном корпусе электрооборудования может возникнуть опасный для жизни электрический потенциал.

Из-за недостаточной степени защиты в настоящее время данная система не применяется, однако она все еще встречается в зданиях старой постройки. При реконструкции старых зданий система заземления TN-C заменяется на систему TN-C-S или TN-S.

2.2 Система заземления TN-C-S

Система TN-C-S — это система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания. Другими словами при данной системе имеется PEN-проводник который, в определенной части этой системы, разделяется на нулевой рабочий (N-проводник) и нулевой защитный (PE-проводник).

Согласно пункту 1.7.135 ПУЭ В месте разделения PEN-проводника на нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) проводники необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины для проводников, соединенные между собой. PEN-проводник питающей линии должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного РЕ-проводника.

Таким образом схема системы заземления TN-C-S будет иметь следующий вид:

Примечание: перемычка между шинами должна иметь сечение не менее сечения PEN-проводника.

Данная система более надежна и обеспечивает более высоки уровень электробезопасности чем система TN-C, кроме того система TN-C-S обеспечивает защиту от обрыва нуля, а ее устройство обходится немногим дороже системы системы TN-C.

Однако эта система так же имеет существенный недостаток — при повреждении PEN проводника на участке сети между источником питания и зданием на всех корпусах электрооборудования соединенных с PE проводником появится опасный для жизни электрический потенциал.

Для предотвращения такого развития событий при системе TN-C-S выполняется повторное заземление PEN проводника, как показано на схеме.

Благодаря невысокой стоимости устройства системы TN-C-S и ее хорошими защитными характеристиками в настоящее время эта система получила наиболее широкое применение.

Подробную инструкцию по устройству заземления в частном доме по системе TN-C-S вы можете посмотреть здесь.

2.3 Система заземления TN-S

Система TN-S — это система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении.

Система заземления TN-S схема:

Данная система обеспечивает высокий уровень безопасности, т.к. при ней исключена возможность возникновения опасного электрического потенциала на корпусах электрооборудования при повреждении питающей линии.

Однако система TN-S не получила широкого распространения ввиду своего главного недостатка — высокой стоимости, которая обусловлена необходимостью выполнения подключения электроустановок потребителей к источнику питания пятью проводами при трехфазном подключении либо тремя проводами при однофазном подключении, при этом отечественная энергетика ориентирована на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения, это значит, что при решении выполнить подключение по системе TN-S присоединение к существующим сетям электроснабжения будет невозможно, для такого подключения необходимо будет вести отдельную пятипроводную линию от источника питания (трансформаторной подстанции).

3. Система заземления TT

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

Система заземления TT схема:

В соответствии с пунктом 1.7.59. ПУЭ питание электроустановок по системе ТТ, допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Кроме того в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие:

Читайте также:  Проводка в квартире

где Iа — ток срабатывания защитного устройства; Ra — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников — заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника.

4. Система заземления 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.

Система заземления IT схема:

Система IT применяется, как правило, в электроустановках специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования безопасности, например лаборатории, угольные шахты, также может применяться в больницах для аварийного электроснабжения и освещения и т.п

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Системы заземления для современных электроустановок.

Нормальное функционирование и безопасность различных электрических сетей, установок, электрооборудования промышленного и бытового назначения во многом зависит от точного проектирования и грамотного выполнения системы заземления. Этот технологический метод представляет собой комплекс устройств, в котором часть электроцепи или оборудования намеренно соединяется с грунтом. Именно он защищает человека от поражения током при контакте с электрическими приборами.

Уровень качества системы заземления характеризуется ее сопротивлением. Этот показатель определяет силу противодействия току, поступающему в почву через заземлитель. На величину сопротивления влияют многие факторы: материалы заземляющих устройств, тип конструкции, особенности грунта.

Какое бывает заземление

Нормативными документами разрешено использовать несколько типов систем заземления:

  1. TN (TN-C, TN-S, TN-C-S).
  2. TT.
  3. IT.

Названия обозначаются сочетанием первых букв нескольких слов, позаимствованных из французского и английского языка. Они имеют следующие обозначения, подходящие в данном случае:

  • земля (T);
  • нейтраль (N);
  • изолировать (I);
  • комбинированный (C);
  • раздельный (S).

Первая буква в названии определяет виды заземления источника энергии. Вторая — указывает на потребителя. По третьей букве судят о типе обустройства нолей — рабочего и защитного проводника.

Система TN и ее разновидности

В схемах TN при подключении нолей используется нейтраль источника, наглухо соединенная с заземлителем. Все элементы сети, проводящие электроэнергию, подключаются к общему нолю, который соединен с нейтралью.

Существует несколько типов нулевых проводников:

  • функциональный (N);
  • защитный (PE);
  • комбинация проводников (PEN).

Система заземления нейтрали TN имеет несколько подвидов, отличающихся типом подключения N и PE.

Подсистема TN-C

Схема заземления TN-C

В TN-C проводники с защитной и рабочей функцией совмещены в PEN по всей длине. Производится так называемое защитное зануление. Классическая схема состоит из трех фазных и одного нулевого провода. К нейтрали, заземленной наглухо, подключаются открытые токопроводящие металлические элементы с помощью дополнительных нолей.

  • простой монтаж;
  • экономичность, за счет выполнения двух функций одним проводом.
  • при нарушении целостности проводника потребители могут оказаться незащищенными.

Подобные типы заземления устарели и не используются в новых постройках. Их можно встретить в старых домах или в уличном освещении.

Подсистема TN-S

Схема заземления TN-S

TN-S более современна и безопасна. Нулевые проводники в ней разделены. Каждый из них выполняет свое предназначение: рабочее или же защитное. N и PE разделяются на подстанции, ноли подключаются через глухо заземленную нейтраль энергоисточника. Трехфазное напряжение подается посредством пяти проводов, в однофазном участвует три провода. Состояние контура заземления в данной системе не нуждается в контроле.

  • высокая безопасность;
  • эффективная защита от поражения электричеством;
  • отсутствие помех на силовых линиях пользователей.
  • дорогостоящий монтаж.

TN-S применяется в новых зданиях и телекоммуникационных сетях.

Подcистема TN-C-S

Схема заземления TN-C-S

В TN-C-S проводник PEN в определенном месте (обычно в главном распределительном щите при входе в здание) разветвляется на отдельные N и PE проводники. В целях бесперебойной работы в системе устанавливается дополнительный заземлитель после места разделения. При однофазном питании электроснабжение выполняется с помощью кабеля из трех жил. При трехфазном питании – из пяти жил.

  • простой монтаж конструкции;
  • высокий уровень безопасности;
  • выгодное соотношение «цена/качество».
  • высокая степень риска электротравм при нарушении изоляции PEN проводника вне здания.

Эта система защитного заземления считается одной из самых оптимальных для жилых зданий.

Система TT

Схема заземления TТ

Системы заземления TT актуальны при несоответствующих условиях безопасности для предыдущих видов. Специалисты рекомендуют применять их в случае, когда техническое состояние воздушных линий электропередач далеко от идеала.

Данной конструкцией предусмотрено независимое заземление защитного и рабочего нолей через отдельные контуры. Связь между проводниками запрещена. Такой подход помогает изолировать от электросетей все металлические поверхности, способные проводить ток.

  • независимость от разных повреждений линии питания.
  • необходимость в качественном повторном заземлении, реализации технических мер для подавления скачков напряжения по время грозы;
  • обязательность монтажа прибора, выполняющего защитное отключение.

Такие виды заземления целесообразны для небольших жилых помещений, металлических блок-контейнеров, строительных бытовок.

Система IT

Схема заземления IТ

IT отличается изолированной нейтралью. Она не соединяется с землей, или же заземляется через специальное устройство, обладающее большим сопротивлением. Открытые токопроводящие детали электрических установок заземляются через отдельные контуры. Конструкция практически исключает недостатки в виде появления нежелательных вихревых токов либо магнитных полей.

Существует два вида схем IT. В стандартном варианте проводник N отсутствует. Во второй схеме он предусмотрен, а вместе с ним применяются устройства контроля изоляции. В итоге к потребителю может приходить три или четыре (3 фазы + рабочий ноль) проводника от трансформаторной подстанции.

  • повышенная безопасность для потребителя;
  • максимальная защита оборудования;
  • простой монтаж;
  • надежная защита от межфазных замыканий при работе с большими токами.
  • сложная схема контроля токов утечки, требующая вмешательств потребителя.

IT используется в лабораториях, промышленных предприятиях, больницах.

Читайте также:  Магнитное реле 220в

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.

Какие виды систем заземления существуют и что такое защитное заземление?

Защитное заземление — это система, созданная для предупреждения воздействия электрического тока на человека, путём преднамеренного соединения с землёй корпуса и нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Системы заземления могут быть естественными и искусственными.

Что такое заземление и зачем оно нужно?

Заземляющие устройства представляют собой преднамеренное соединение проводниками электрического типа различных точек электросети.

Назначение заземления заключается в предотвращении воздействия электрического тока на человека. Ещё одно назначение защитного заземления — отведение напряжения с корпуса электроустановки через устройство заземления на землю.

Основная цель применения заземления — снижение уровня потенциала между точкой, которая заземляется и землёй. Тем самым понижается сила тока до наименьшего уровня и уменьшается количество поражающих факторов при соприкосновении с деталями электрических приборов и установок, в которых произошел пробой на корпус.

Что такое нейтраль?

Нейтраль — это нулевой защитный проводник, который соединяет между собой нейтрали электроустановок в трехфазных сетях электрического тока. Сфера использования — зануление электроустановок.

Понижающая подстанция, где находится трансформаторная установка, оснащена своим контуром заземления. Этот контур состоит из стальной шины и прутов, закопанных специальным образом в землю. К источникам потребления в электрощиток от подстанции проложен кабель, имеющий 4 жилы. Когда потребителю электроэнергии нужно питание от цепи трехфазного типа, то все 4 жилы должны быть подключены. Когда к жилам подключается разная нагрузка, в системе происходит смещение нейтрали, чтобы предотвратить это смещение, используется нулевой проводник. Он помогает симметрично распределить нагрузку на все фазы.

Что такое PE и PEN проводники?

PEN-проводник — это проводник, совмещающий в себе функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника. Он идет от подстанции и разделяется на PE и N проводники, непосредственно у потребителя.

PE-проводник — это защитное заземление, которое мы используем, например, в квартире в розетке с заземлением. PE-проводник используется для заземления устройств, установок и приборов, где уровень напряжения не превышает 1 кВ.

Данный тип заземления используется только для гарантии безопасности. Такое заземление обеспечивает непрерывное соединение всех открытых и внешних деталей. Механизм обеспечивает стекание тока на землю, которое появилось вследствии попадания электрического тока на корпус какого-либо устройства.

PEN-проводник (объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника) применяется при использовании системы заземления типа TN-C.

Виды систем искусственного заземления

В классификации систем заземления есть естественные и искусственные типы заземления.

Системы заземления искусственного типа:

  • TN-S;
  • TN-C;
  • TNC-S;
  • TT;
  • IT.

Виды заземления — расшифровка названия:

  • T — заземление;
  • N — подсоединение проводника к нейтрали;
  • I -изолирование;
  • C — объединение опций функционального и нулевого провода защитного типа;
  • S — раздельное использование проводов.

Многих людей интересует вопрос о том, что называют рабочим заземлением. По-другому его называют функциональным. Ответ на данный вопрос даёт пункт 1.7.30 ПУЭ. Это заземлерие точек токоведущих частей электрической установки. Применяется для обеспечения функционирования электрических приборов или установок, а не в защитных целях.

Также многих волнует вопрос о том, а что такое защитное заземление. Это процесс заземления устройств с целью обеспечения электробезопасности.

Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN

К таким системам относятся:

  • TN-C;
  • TN-S;
  • TNC-S;
  • TT.

Согласно п. 1.7.3 ПУЭ TN-система — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

TN включает в себя такие элементы, как:

  • заземлитель средней точки, которая относится к источнику питания;
  • внешние проводящие части устройства;
  • проводник нейтрального типа;
  • совмещенные проводники.

Нейтраль источника глухо заземлена, а внешние проводники установки подключены к глухозаземленной средней точке источника при помощи проводников защитного типа.

Сделать заземляющий контур можно только в электроустановках, мощность которых не превышает 1 кВ.

Система TN-C

В данной системе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник. Они совмещены на всем протяжении системы. Полное название — Terre-Neutre-Combine.

Среди преимуществ TN-C можно выделить только легкий монтаж системы, который не требует больших усилий и денежных затрат. Для монтажа не требуется улучшение уже установленных кабельных и воздушных линий электропередачи, у которых есть всего 4 проводящих устройства.

  • возрастает вероятность получения удара током;
  • возможно появление линейного напряжения на корпусе электрической установки во время обрыва электрической цепи;
  • высокая вероятность потери заземляющей цепи в случае повреждения проводящего устройства;
  • такая система защищает только от короткого замыкания.
Читайте также:  Фаза синий или коричневый

Система TN-S

Особенность системы заключается в том, что электричество поставляется к потребителям через 5 проводников в трехфазной сети и через 3 проводника в однофазной сети.

Всего от сети отходит 5 проводящих источников, 3 из которых выполняют функцию силовой фазы, а оставшиеся 2 — это нейтральные проводники, подсоединенные к нулевой точке.

  1. PN — нейтральный механизм, который задействован в схеме электрического оборудования.
  2. PE — глухозаземленный проводник, выполняющий защитную функцию.
  • легкость монтажа;
  • низкая стоимость покупки и содержания системы;
  • высокая степень электробезопасности;
  • не требуется создание контура;
  • возможность использовать систему в качестве устройства от защиты утечки тока.

Система TN-C-S

TN-C-S система предполагает разделение проводника PEN на PE и N в каком-то участке цепи. Обычно разделение происходит в щитке в доме, а до этого они совмещены.

  • простое устройство защитного механизма от попадания молний;
  • наличие защиты от короткого замыкания.
  • слабый уровень защиты от сгорания нулевого проводника;
  • возможность появления фазного напряжения;
  • высокая стоимость монтажа и содержания;
  • напряжение не может быть отключено автоматикой;
  • отсутствует защита от тока на открытом воздухе.

Система TT

TT разработана для обеспечения высокого уровня безопасности. Устанавливается на электростанциях с низким уровнем технического состояния, например, где используются оголенные провода, электроустановки, которые расположены на открытом воздухе или закреплены на опорах.

TT монтируется по схеме четырех проводников:

  • 3 фазы, подающие напряжение, смещаются под углом 120° между собой;
  • 1 общий ноль выполняет совмещенные функции рабочего и защитного проводника.
  • высокий уровень устойчивости к деформации провода, ведущего к потребителю;
  • защита от КЗ;
  • возможность использования на электроустановках высокого напряжения.
  • сложное устройство защиты от молний;
  • невозможность отследить фазы короткого замыкания электрической цепи.

Системы с изолированной нейтралью

В ходе передачи и распределения электрического тока на потребителей применяется трехфазная система. Это дает возможность обеспечить симметричность и равномерное распределение нагрузки по току.

Такое устройство создает режим, предусматривающий использование трансформаторной будки и генераторов. Их нейтральные точки не оснащены контуром заземления.

Изолированный тип нейтрали применяется в схеме питания при соединении вторичных обмоток трансформаторных установок по схеме треугольника и при отсутствии питания во время аварийный ситуаций. Такая сеть представляет собой замещающую цепь.

Изолированная нейтраль способствует пробиванию изоляционного покрытия при коротком замыкании и возникновению короткого замыкания на других фазах.

Системы заземления TN, TNC, TNS, TNCS, TT, IT — основные отличия

Вступление

Заземление является основный мерой такой защиты. Именно по этому, нужно четко понимать и представлять, чем различаются системы заземления TN, TNC, TNS, TNCS, TT, IT придуманные, человечеством, в разных точках мира в зависимости от развития своих электросетей.

Что такое заземление

Фактически, заземление это намеренное (!) соединение частей электроустановки, которые могут проводить ток, с естественным или искусственным заземлителем.

В свою очередь, заземлитель это проводник, имеющий необходимый, поверхностный или глубинный, контакт с землей.

Формально, любой железный прут, вбитый в землю является заземлителем. Фактически, чтобы стать заземлителем, вбитый прут должен иметь нормативное электрическое сопротивление. По норме ПУЭ 7 разд. 1.7.101 это не более 2,4,8 Ом при 660, 380 и 220В (три фазы) и 380, 220 и 127В (одна фаза).

Также по нормативам, в качестве заземлителя могут выступать железные части строения и сооружений электрически связанные с землей. Но опятьтаки, при выполнении определенных условий. А именно: сопротивление должно быть в нормативе, напряжение прикосновение должно быть в нормативе и естественный заземлитель должен быть достаточно надежен, чтобы не разорваться в аварийной ситуации, например, при коротком замыкании.

Что такое нейтраль

В электротехнике нейтралью называют контакт, к которому подсоединены обмотки вырабатывающих генераторов или понижающих (повышающих) трансформаторов, используемых для питания сети.

  • Нейтраль обмоток трансформатора соединенную, с заземляющим устройством установки, называется глухозаземленной.
  • Нейтраль не соединенную, с заземлением, называют изолированной.
  • Есть нейтрали соединенные с землёй через сопротивления.

Что обозначают на схемах L1, L2, L3 и N

  • Буквой N на схемах и в документации обозначают провод (проводник) электропитания соединенный с глухозаземленной нейтралью.
  • Буквами L1, L2, L3 или A, B, C обозначают фазные проводники используемые для электропитания.

Что такое PE и PEN проводники

  • PE — обозначение нейтрального (не фазного) проводника, используемого для электробезопасности сетей.
  • PEN — это обозначение проводника, который одновременно является и рабочим нулём (N) и защитным проводником (PE).

Буквы используемые в аббревиатурах.

  • Буква «T», обозначает землю (terre);
  • «N» это нейтраль (neuter);
  • Буква «I» это изолированно (isole).

системы заземления: TN система

Система, при которой, нейтральный провод трансформатора глухо заземлен. Защита обеспечивается соединением неизолированных частей электрической установки, способных проводить ток, с глухо заземленной нейтралью трансформатора. Проводник в таком соединении называют, нулевой защитный проводник (PE).

Почти система TN. Однако, нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) проводники объединены в одном проводнике (PEN) на всей линии от трансформатора до электроустановки.

Почти система TN. Однако, в отличие от TNC, проводники N и PE не объединены, а разделены на всей линии от трансформатора до электроустановки.

TNCS подразумевает, что проводники PE и N объединены только, на участке линии.

системы заземления tn-c-s

TT (ти-ти)

TT подразумевает, что нейтраль трансформатора глухо заземлена, но открытые токопроводящие части установки заземлены через заземляющее устройства. Эти устройства элекетрически не связаны с нейтралью трансформатора.

IT (ай-ти)

IT, подразумевает, что нейтраль трансформатора либо изолирована от земли, либо заземлена через приборы (устройства), с большим сопротивлением. При этом открытые токопроводящие части установки заземлены локальным заземляющим устройством и не связаны с трансформатором.

системы заземления IT