Типы и схемы заземления

Типы  заземления системы

Общие положения

Понятие «тип заземления системы» впервые появилось в нормативной документации в связи с вводом в действие новой серии стандартов по электроустановкам зданий ГОСТ Р 50571.

В 1995 г. введен в  действие ГОСТ Р 50571.2–94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики», в котором среди прочих характеристик электроустановок появилось определение – типы систем заземления, формулировка которого не точно переведена из соответствующего стандарта МЭК.

Правильнее это  определение должно звучать как  – тип заземления системы.

Тип заземления системы  – понятие, определяющее взаимоотношение  заземления разных элементов электрической  системы, состоящей из источника  питания, линии электропередачи  и электроустановки здания (потребителя) (рис. 1-2.1).

В зависимости от построения связи открытых проводящих частей электроустановки здания с заземленными частями источника питания в  сетях переменного тока вместо давно  привычных с глухозаземленной и  изолированной нейтралью, появилось  пять систем: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT и IT.

Данные об особенностях систем, приемлемых для обеспечения  электробезопасности в электроустановках  индивидуальных жилых домов, кратко излагаются в настоящем приложении.

Подробнее о каждой системе, достоинствах и недостатках, изложенных в стандарте понятиях см. [41].

1. понятие  «тип заземления системы»

В характеристике «тип заземления системы»* устанавливаются  специальные требования ко всем элементам  системы распределения электроэнергии. К элементам распределительной  электрической сети (далее по тексту – распредсети) устанавливаются следующие требования:

– к источнику  питания – наличие или отсутствие связи одной из его токоведущих  частей с землей;

– к линии электропередачи  – особенности использования  нулевых защитных и нулевых рабочих  проводников.

К электроустановкам  зданий этой характеристикой устанавливаются  требования к выполнению заземления открытых проводящих частей, а также  характера их соединения с заземленной  токоведущей частью источника питания. Таким образом, понятие «тип заземления системы» является комплексной характеристикой, которая в общем случае устанавливает  взаимосвязь заземления источника  питания распредсети и открытых проводящих частей электроустановки здания, определяя характер связи между заземленной нейтралью источника питания и открытыми проводящими частями электроустановки здания. Эта характеристика предопределяет особенности построения электрических цепей защитных проводников в распредсети и в электроустановке здания.

Типы заземления системы имеют собственные буквенные  обозначения, расшифровка которых приведена в ГОСТ Р 50571.2.

Первая буква  в обозначении типа заземления системы  устанавливает характер заземления токоведущих частей источника питания:

T – одна из  токоведущих частей источника  питания, обычно нейтраль, заземлена;

I – все токоведущие  части источника питания изолированы  от земли, или одна из токоведущих частей заземлена через сопротивление.

Вторая буква  определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания, а также указывает на наличие связи между открытыми проводящими частями электроустановки здания и заземленной нейтралью источника питания:

T – открытые  проводящие части электроустановки  здания заземлены, независимо  от заземления нейтрали источника питания;

N – открытые  проводящие части электроустановки  здания имеют непосредственное  соединение с заземленной нейтралью  источника питания.

Последующие (за N) буквы  определяют, как в системе, объединяющей распредсеть и электроустановку здания, выполняется устройство нулевых защитных и нулевых рабочих проводников:

S – функции нулевого  защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников обеспечиваются раздельными  проводниками во всей системе  (от заземленной токоведущей части  источника питания до открытых проводящих частей);

C – функции нулевого  защитного и нулевого рабочего  проводников во всей системе обеспечиваются одним общим проводником (PEN-проводником);

C-S – в головной  части системы (от источника  питания) функции нулевого защитного  и нулевого рабочего проводников  выполняются PEN-gроводником, а в электроустановке здания используются раздельно два проводника – нулевой защитный и нулевой рабочий.

 

2. тип  заземления системы TN-C*

При типе заземления системы TN-C (далее по тексту – система TN-C) (рис. 1-2.2)

источник питания (трансформатор) имеет заземленную  нейтраль, а все открытые проводящие части электрооборудования класса в электроустановке здания имеют непосредственную связь, с помощью PEN-проводника, с заземленной нейтралью трансформатора. PEN-проводник выполняет функции защитного проводника, пронизывает всю систему распределения электроэнергии от источника питания до открытых проводящих частей электроустановки здания.

Система TN-C имеет  в настоящее время широкое  распространение в России, особенно в электроустановках зданий большой мощности.

Основным видом  электроустановок до 1 кВ являются электроустановки с глухозаземленной нейтралью. В этих электроустановках для обеспечения защиты от поражения электрическим током используется зануление открытых проводящих частей. Подобные электроустановки можно рассматривать в качестве приближенного аналога электроустановок, соответствующих системе TN-C.

Если в электроустановке с глухозаземленной нейтралью «нулевые проводники», к которым присоединяются открытые проводящие части, удовлетворяют требованиям, предъявляемым стандартами комплекса ГОСТ Р 50571 к PEN-проводникам, то рассматриваемая электроустановка может соответствовать системе TN-C.

Система TN-C может  быть реализована во вновь сооружаемых  и реконструируемых электроустановках  зданий. Однако при этой системе сложно обеспечить такой же уровень электробезопасности, как при системах TN-C-S, TN-S и TT.

По PEN-проводнику постоянно  протекают рабочие токи, которые, воздействуя на соединительные контакты, могут привести к ухудшению качества соединений и даже потере электрического контакта. Поэтому более

высокой степенью надежности, чем PEN-проводник, обладают защитные и нулевые защитные проводники. Их применение в электроустановках зданий

позволяет обеспечить более высокий уровень электробезопасности.

 

3. тип  заземления системы TN-S

При типе заземления системы TN-S (далее по тексту – система TN-S) (рис. 1-2.3)

заземлена нейтраль трансформатора, а открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с заземленной нейтралью. Для обеспечения этой связи во всей системе применяются нулевые защитные проводники.

При применении системы TN-S в электроустановках зданий можно обеспечить более высокий уровень электробезопасности, чем при использовании системы TN-C и, прежде всего, за счет использования отдельного нулевого защитного проводника, по которому в нормальном режиме электроустановки здания протекает ток, величина которого приблизительно равна суммарному току утечки работающего в данный момент электрооборудования класса I. Этот ток значительно меньше рабочего тока, который обычно протекает по PEN-проводнику. Поэтому вероятность нарушения непрерывности электрической цепи у нулевого защитного проводника существенно меньше, чем у PEN-проводника.

В настоящее время  система TN-S практически не используется, так как для реализации системы TN-S в распредсети следует использовать воздушные и кабельные линии, которые должны иметь на один проводник больше, чем при реализации систем TN-C, TN-C-S и TT.

Систему TN-S следует  четно применять при питании  электроустановок коттеджей от собственных  столбовых или других ПС.

 

 

4. тип  заземления системы TN-C-S

В системе TN-C-S (рис. 1-2.4 и 1-2.5) источник питания имеет  заземленную нейтраль, а открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с ней.

Для обеспечения  этой связи в распредсети и на головном (по току электроэнергии) участке электроустановки здания в ВРУ применяются PEN-проводники, а в электрических цепях остальной части электроустановки здания – нулевые защитные проводники (PE).

В системе TN-C-S, в  отличие от системы TN-C, функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников могут быть объединены в одном проводнике не во всей электроустановке здания, а только в ее части. В какой-либо точке электроустановки здания PEN-проводник делится на два проводника – нулевой защитный и нулевой рабочий, например, на вводе в здание – на вводном зажиме или на нулевой защитной шине ВРУ (рис. 1-2.4).

 

 

 

PEN-проводник может  быть разделен также в любой другой точке электроустановки здания, например, на вводном PE зажиме (шинке) распределительного щитка, питаемого от ВРУ (рис. 1-2.5).

 

В первом случае во всей электроустановке здания применяются  два самостоятельных проводника – нулевой защитный и нулевой рабочий. Во втором случае в головной (по току электроэнергии) части электроустановки здания используется PEN-проводник, а после точки его разделения – два нулевых проводника: защитный и рабочий. Открытые проводящие части электрооборудования класса I присоединяются соответственно к нулевым защитным проводникам во всей электроустановке здания (рис. 1-2.4), или в головной части электроустановки они присоединяются к PEN-проводнику, а в остальной части – к нулевому защитному проводнику (рис. 1-2.5). Так как распредсеть в системе TN-C-S имеет такое же построение, как и в системе TN-C, система TN-C-S в будущем будет широко применяться в электроустановках жилых зданий, что обусловливается рядом причин.

Во-первых, возможностью использования существующих распределительных  электрических сетей без их существенной реконструкции.

Во-вторых, логическим развитием системы TN-C и соответствующим  ей электроустановкам до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, получившим повсеместное распространение.

В-третьих, в электроустановках  зданий, соответствующих системе TN-C-S, достаточно легко выявить ошибки, допущенные при коммутации нулевых защитных и нулевых рабочих проводников. Если для защиты от косвенного прикосновения в электроустановке здания применяются устройства защитного отключения, то они будут отключать защищаемые электрические цепи, сигнализируя о коммутационных ошибках.

В целом, при наличии  защитного заземления в электроустановке жилого здания система TN-C-S позволяет обеспечить высокий уровень электробезопасности при более низких затратах на строительство линии электропередачи по сравнению с системой TN-S.

Реализовать систему TN-C-S для электроустановки индивидуального  жилого дома достаточно просто. Разделение PEN-проводника целесообразно произвести на вводных зажимах ВРУ (рис. 1-2.4). Далее во всей электроустановке дома следует использовать два проводника: нулевой защитный и нулевой рабочий, которые не должны иметь между собой электрического соединения.

 

5. тип  заземления системы TT

При системе TT (рис. 1-2.6) токоведущая часть источника  питания заземлена. Открытые проводящие части электроустановки здания также

заземлены. Для их защитного заземления применяется  заземляющее устройство, заземлитель  которого должен быть электрически независимым  от заземлителя источника питания.

Система TT позволяет  обеспечить в электроустановке здания достаточно высокий уровень электробезопасности  и поэтому широко применяется  за рубежом.

В соответствии с  требованиями ГОСТ Р 50669 система TT является основной для электроустановок зданий из металла. Как указывается в стандарте, преимущество системы TT заключается в том, что на открытых проводящих частях электрооборудования и сторонних проводящих частях здания из металла электрический потенциал в нормальном режиме электроустановки здания всегда равен потенциалу земли.

Реализация системы TT возможна при подключении электроустановки

здания к существующей распределительной электрической  сети. Однако в некоторых случаях реализация системы TT может быть значительно затруднена. Например, в городских условиях при плотной застройке и развитой инфраструктуре очень сложно смонтировать электрически независимые заземлители. Поэтому для электроустановок зданий, расположенных в черте существующей плотной городской застройки, во многих случаях можно лишь условно говорить о реализации типа заземления системы TT.

 

6. тип  заземления системы IT

При системе IT (рис. 1-2.7) источник питания не имеет заземленных  токоведущих частей или заземление какой-либо его токоведущей части выполняется через сопротивление. Открытые проводящие части заземляются с помощью собственного заземляющего устройства электроустановки здания.

Приближенным аналогом электроустановок зданий, соответствующих  типу заземления системы IT, являются электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью по классификации ПУЭ. Подобные электроустановки применяются в зданиях и сооружениях специального назначения в тех случаях, когда необходимо обеспечить повышенный уровень электробезопасности. Например, система IT, в которой источником питания является разделительный трансформатор, применяется в той части электроустановки здания, которая охватывает электрооборудование операционных блоков больниц.