Классификация систем заземления: какие типы бывают и в чем их особенности? Виды систем заземления Чему соответствует обозначение tn c.

Система заземления определяет конфигурацию использующейся электросети. В буквенном обозначении указывается тип использования проводов (земля, ноль), их совмещение либо отдельное прохождение, вариант заземления потребителя, нейтрали. Тип заземления электроустановки (открытых ее частей) указывает вторая буква международной классификации. Характер заземления самого источника обозначает первая буква аббревиатуры. Две системы IT, TT не имеют подсистем, третья TN делится на три подкатегории – C-S, S, C. Латинскими символами в этих системах обозначены:

Первая буква:

T – Глухозаземленная нейтраль

I - Изолированная нейтраль

Вторая буква:

T – Непосредственное присоединение открытых проводящих частей к земле (защитное заземление )

N - Непосредственное присоединение открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания (защитное зануление )

Последующие буквы:

S – Нулевой рабочий и защитный проводник работают раздельно на всем протяжении системы

C – Нулевой рабочий и защитный проводники объединены на всем протяжении системы

C – S – Нулевой рабочий и защитный проводники объединены на части протяжении системы

Согласно ГОСТ, нулевые проводники обозначаются маркировками:

совмещенные защитный, рабочий нулевой проводники – PEN

нулевой защитный проводник – PE

нулевой рабочий проводники – N

Принцип работы заземления

При нормальной работе системы электроустановки ее отдельные элементы не должны находиться под напряжением для безопасности пользователей. В жилом здании такими частями установок являются:

корпуса бытовых приборов (металлические)

электрощиты, силовые шкафы

корпуса электрооборудования

Для обеспечения безопасности их соединяют с контуром заземления, возникший потенциал не причиняет вреда человеку, уходит в землю, обладающую значительной массой. Незначительное воздействие электрического тока при этом пользователь почувствует, однако, оно будет безопасно для организма.

Типовые квартиры, частные коттеджи, построенные недавно, имеют заземление во всех розетках. В старом жилом фонде эти системы безопасности в электропроводке отсутствуют. Современные вилки бытовой аппаратуры, электроприборов так же имеют три контакта, поэтому, целесообразен перевод старых домов (там где это технически возможно) c системы питания TN-C на систему питания TN-C-S.

Дома подключаются к промышленным источникам тока (трансформаторные подстанции), имеющим заземлители в обязательном порядке. Современные нормы СНиП так же обязывают застройщика обеспечить заземлением ВРУ (распределительные устройства ввода). На практике этими устройствами являются распределительные щиты, от которых необходимо обеспечить качественное соединение с вилками бытовых приборов. Причем, использовать для этих целей трубопроводы инженерных систем в большинстве случаев не удастся в силу следующих причин:

по трубам транспортируются воспламеняющиеся жидкости

современная разводка выполняется полимерными материалами, не проводящими электричество

Согласно европейским стандартам, к домам могут подходить три провода однофазной сети:

фазный проводник L

рабочий ноль N

защитный нулевой проводник РЕ

В трехфазной сети вместо одного проводника L присутствует три фазы L3, L2, L1. Это простейшая TN-S схема, обеспечивающая надежное заземление, в каждую квартиру приходит трехжильный провод с желто-зеленым проводником, подключенным в этажном щитке к РЕ проводу.

В схеме TN-C-S разводка по квартирам осуществляется аналогичным образом, однако, при вводе в дом ноль дополнительно заземляется.

TN система

При «глухом» заземлении нейтрали источника с одновременным присоединением его открытых элементов к ней же защитными нулевыми проводами система именуется TN. В этом случае нейтраль присоединяется к заземляющему контуру возле подстанции, а, не к дугогосящему реактору.

Подсистема TN-C

Подсистема TN-C использует объединенные в общий провод нулевые проводники (защитный + рабочий), что обеспечивает простую схему, экономию материалов проводки. Недостатками являются:

отсутствие PE проводника

розетки жилого дома остаются без защитного заземления

В этом варианте вместо заземления, обеспечивающего безопасность касания к корпусу прибора под напряжением, используется защита обнуления – срабатывание автомата при резком увеличении тока в цепи (КЗ). Рабочий нулевой проводник в этой схеме обозначается PEN, присутствует в схеме TN-C. Слабым местом схемы является участок от квартиры до ввода в дом – нарушение целостности цепи (отгорание провода, подключение автомата, предохранителя в разрыв) гарантирует фазу на корпусе, несчастный случай при случайном контакте.

Система заземления этого типа вынуждает дополнительно использовать схемы зануления. При КЗ (случайное попадаете фазы на корпус электроприбора) срабатывает автомат, происходит отключение энергии. Технология энергоснабжения присутствует в большинстве жилищ вторичного фонда, постепенно заменяется более совершенными схемами. Уравнивание потенциалов в этом случае запрещено в санузлах.

Подсистема TN-S

В подсистеме TN-S улучшена безопасность зданий, оборудования, пользователей за счет разделения защитного, рабочего проводников по всей длине. Однако, это приводит к увеличению бюджета строительства, так как, необходима прокладка трехжильного либо пятижильного кабеля от ТП для однофазных, трехфазных сетей, соответственно.

Подсистема TN-C-S

Подсистема TN-C-S является гибридной, в ней нулевые проводники (защитный + рабочий) объединены на расстоянии от подстанции до ввода в здание, расщепляются внутри него с использованием повторного заземления PE провода, N провода. Эта система заземления является универсальной – рекомендована при обустройстве новостроек, применяется для модернизации эксплуатируемых TN-C подсистем несложным улучшением подъездных стояков.

ТТ система

Отличительной особенностью схемы защиты открытых токопроводящих частей источника, которую использует система заземления TT, является независимая от заземлителя нейтраль. Система разрешена в России недавно, применяется лишь в случаях невозможности обеспечения электробезопасности домов, павильонов, мобильных зданий с помощью TN системы. Это обусловлено необходимостью повторного заземления высокого качества (обычно, модульно-штыревые конструкции в комбинации с УЗО), к контуру которого распределительный щит подключается непосредственно на объекте.

IT схема

Особенность схемы заземления IT состоит в заземленных открытых токопроводящих частях источника электроэнергии. Нейтраль в этих схемах безопасности либо заземлена через высокое сопротивление приборов, либо изолирована от земли, что позволяет свести к минимуму электромагнитные поля, наведенные токи. Схема оптимально подходит для учреждений медицины, лабораторий, использующих высокоточную аппаратуру. Не рекомендуется для жилых домов.

В российских электрических сетях наряду с самой распространенной системой заземления TN-C, к которой привыкло и пользуется подавляющее большинство потребителей, имеет место применение системы TN-S. Европа приняла на вооружение данный вид электроснабжения еще до Второй мировой войны. Система заземления TN-S по таким характеристикам, как безопасность и надежность, значительно превосходит , но при всех своих преимуществах в силу объективных причин, не прижилась ни в СССР, ни в Российской Федерации. Основная причина – большая себестоимость обустройства. Несмотря на это, в новых жилых микрорайонах и на современных предприятиях энергетики уже внедряют электроснабжение в соответствии с европейскими стандартами. Переоборудование всего жилого, служебного и производственного фонда потребует огромных затрат, так как модернизации должна быть подвергнута вся энергетическая структура, начиная от источников питания вплоть до квартирных розеток. Далее мы предоставим подробное описание системы заземления TN-S, ее плюсы и минусы, а также схему подключения.

Принцип передачи электроэнергии

Главной особенностью системы является то, что доставка электричества к потребителям производится:

• в трехфазных сетях по 5 проводникам;
• в однофазных сетях по 3 проводникам.

Для того чтобы составить подробное описание данного принципа передачи электроэнергии, необходимо обратиться к схеме подключения.

Схема подключения системы TN-S:

Пояснение к схеме: А, В, С – фазы электрической сети, PN – рабочий нулевой проводник, PE – защитный нулевой проводник

Отличительной особенностью линий электроснабжения с заземлением по принципу TN-S является то, что от источника питания исходит пять проводников, три из них выполняют функции силовых фаз, а также два нейтральных, подключенных к нулевой точке:

1. PN — чисто нулевой проводник, задействован в работе схемы электрооборудования.
2. PE – глухо заземлен, выполняет защитные функции.

Воздушные линии электропередач должны быть укомплектованы пятью проводами, питающий кабель укомплектован таким же количеством жил. Эти технические требования обуславливают значительное удорожание себестоимости системы.

На рабочие клеммы трехфазной нагрузки согласно схеме подключения подводятся три фазы и нулевой провод. Пятый проводник выполняет функции перемычки между корпусом электроприбора и землей. Однофазные потребители в обязательном порядке обвязываются тремя проводниками, один из которых фазный, второй – нулевой, третий — заземление. Бытовые электроприборы обеспечиваются таким подключением за счет розеток с тремя гнездами и трехштекерных электрических вилок и заземляющих ножей. В разговорном обиходе данные изделия наделены приставкой «евро».

Бесспорные преимущества TN-S

Повышенные материальные издержки и финансовые издержки монтажа и содержания подобных линий электропередач вполне оправдываются бесспорными преимуществами присущими этой системе заземления.

Во-первых, обеспечивает повышенную степень электропожаробезопасности. Данный вариант позволяет задействовать в оптимальном режиме устройства защитного отключения (). Вариант TN-C позволяет использовать УЗО, как средство защиты от , однако срабатывать оно будет только при прикосновении к электроприбору с пониженным сопротивлением изоляции, что сопряжено с кратковременным протеканием электрического тока через организм человека. УЗО, подключенное в электрическую сеть со схемой заземления TN-S, отключает подачу электроэнергии к неисправному потребителю сразу же при появлении токов утечек.

Во-вторых, отпадают проблемы в создании и контроле технического состояния заземляющего контура объекта. Следует знать, что контур заземления требует постоянного контроля. Под воздействием времени и природных факторов устройство может выйти из строя, что повлечет за собой нарушение работы электрических систем, а самое главное, послужит угрозой жизни и здоровья людей.

В-третьих, нет необходимости в использовании перемычек, соединяющих металлические корпуса электроприборов с заземляющим контуром, которые могут создавать ряд неудобств и нарушать эстетическую привлекательность интерьера помещения.

В-четвертых, исключает наводки помех высокой частоты, оказывающих пагубное воздействие на работу электроники. Электроснабжение объектов, насыщенных чувствительной электронной аппаратурой, должно быть оборудовано раздельными нулевыми проводниками PE и PN.

Как сделать контур в своем доме

Рассмотрев все плюсы и минусы данной системы, редкий домовладелец не согласится от переоборудования электрической сети своего жилища и приведения ее в соответствии с TN-S. Ждать федеральной программы по всеобщему переоборудованию электрических сетей придется, скорее всего, долго. Для ускорения процесса существует , сочетающая в себе элементы TN-S и TN-C и отвечающая всем требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Перейти на нее вполне реально как для условий коттеджа, так и для дачи. Для этого необходимо во вводном распределительном устройстве (ВРУ) произвести переключение, которое обеспечит разделение приходящего в дом проводник PEN на нулевые рабочий PN и защитный РЕ. Обустроить заземляющий контур и подключить к нему РЕ. В результате такого переоборудования домашняя электрическая сеть будет приведена в соответствие с TN-S.

Стандарт Стандарт ПУЭ 1.7, EN60950, IEC60364
Схемы электроснабжения нагрузки TNC, TNCS, TNS, TT, IT

TNC – Нейтраль и PE («земля») объединены вместе везде в системе в единую щину PEN.
Neutral and PE (protected earth conductor) are combined throughout the system.

TNS – Нейтраль соединена с землёй трансформатора, но не соединена с землёй (PE) где-нибудь ещё в системе. PE приходит на объект от трансформатора отдельно и может быть соединена с местной землёй.

Neutral is earthed at the transformer but is not bonded to earth or the PE elsewhere. PE is carried to the site from the transformer and bonded to site earth.

TNCS – Общая в начале шина PEN затем разъеделяется на 2 отдельных проводника: N (нейтраль) и PE (защищённую шину земли). Стандарт США – разновидность данного. Нейтраль заземлена на трансформаторе.

TNCS splits the combined PEN into a separate neutral and PE at service entry (U.S. practice is a variation of this). The neutral is earthed at the transformer.

TT – Нейтраль заземлена на трансформаторе. Местная Земля – PE (объект-потребитель) не связана с нейтралью. Между землёй трансформатора и землёй потребителя (PE) соединений нет.

Neutral is earthed at the transformer. The PE originates at site but is not bonded to the neutral. There is no interconnection between PE and transformer earth.

IT – Нейтраль трансформатора не заземлена (или заземлена через сопротивление с высоким импедансом).

The transformer is unearthed (or earthed through high impedance). The PE originates at site but is not bonded to a service conductor; no conductor in this system is designated as ‘neutral’ (standard IT system).

Разновидности IT системы:

• A) проводник «N / Нейтраль» отсутствует в системе (стандартная счистема IT).
• B) проводник «N / Нейтраль» есть в системе.

Нейтраль на потребителе также не заземлена (или заземлена через сопротивление с высоким импедансом).

Для обоих случаев возможны разновидности:

• I) Местная Земля – PE (объект-потребитель) отсутствует. Потребитель использует PE от трансформатора.
• II) Местная Земля – PE (объект-потребитель) есть. Потребитель может использовать местную Землю или Землю трансформатора. Эти Земли могут быть как соединены так и не соединены.

Главное требование системы IT – незаземлённая или импедансно-заземлённая нейтраль трансформатора.

Термины / сокращения:

• T – Terra / Земля (лат. terra, франц. terre)
• N – Neutral / Нейтраль
• C – Combined / Совмещённый
• S – Separated / Отдельный
• I – Isolated / Изолированный (франц. terre isolee)
• PE – Protected Earth conductor / Защищённая шина Земли
• PEN – Protected Earth + Neutral conductor / единая шина объединяющая Нейтраль (N) и Землю (PE)

Различные стандарты СИСТЕМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Трём системам заземления дан официальный статус посредством стандарта (IEC 60364) который подразделяется на большое число национальных стандартов.

Системы TN

Основные принципы схемы TN:

• Нейтраль трансформатора заземлена, поэтому корпуса нагрузок (подключенные к заземлению PE или PEN трансформатора) оказываются гальванически соединены с нейтралью.

Существующие варианты схемы TN:

• TNC – «Земля» и нейтраль объединены в 1 проводнике (PEN) (C = Combined).
• TNS – «Земля» и нейтраль разъединены (PE и N) (S = Separate).
• TNCS = TNC+TNS Объединённые вначале «Земля» и нейтраль затем разъединяются (CS = Combined then Separate). То-есть TNC преобразуется в TNS.

Система TNS не может существовать перед системой TNC.

Система TNС (TN-C). Нарушение изоляции в системе TNC

Общие замечания:

В системе TNC, с защитными токовыми автоматами, нарушение изоляции опасно. Разрушение изоляции, то есть замыкание фазного проводника на «Землю» вызывает рост тока замыкания до максимального значения, ограниченного защитными автоматами в цепи.

Такая защита во многих случаях достаточна для защиты самой нагрузки, но не является полной, например если изоляция разрушена не полностью и ток фаза-«Земля» недостаточен для срабатывания защитного автомата. Однако этого может привести к возникновению пожара или для опасного поражения током человека, а защитный автомат при этом не сработает (не обеспечит защитное отключения аварийного участка цепи).

Cистема имеет самый низкий уровень безопасности так как УЗО корректно установить невозможно.

Несмотря на опасность система продолжает использоваться в России в т.ч. на госпредприятиях. В России в настоящий момент вытесняется системой TNS.

Подробные замечания:

Рис.1. Нарушение изоляции в системе TNC

Возможные варианты:

• Человек коснулся фазного проводника и «Земли» одновременно.
• При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус (на «Землю»).
• Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус (на «Землю»).

Система TNS (TN-S). Нарушение изоляции в системе TNS

Общие замечания:

Максимальная степень безопасности может быть достигнута путём установки УЗО. Система является самой распространённой в мире. В России введена как стандарт.

Степень безопасности TNS выше чем TNC по следующим причинам (П1, П2):

• П1) защитные автоматы в TNS при срабатывании могут размыкать цепь полностью (как нейтраль так и фазы), защитная шина «Земли» PE продолжает при этом выполнять свои функции. В то время, как и в системе TNC при аварии могут быть разомкнуты только фазы.
• П2) Защитный проводник «Земля» PE выполняет только свои функции, то есть служит заземлением. В то время как в системе TNC защитный проводник выполняет сразу две функции: заземления и нейтрали, что может привести к проблемам, например: нагрузка (ПК) будет «зависать» от помех из-за некачественного заземления, так как на заземляющем проводнике возникают наводки (помехи), вызванные текущим по нему току нагрузки.

Подробные замечания:

Рис.2. Нарушение изоляции в системе TNS

Возможные варианты:

Система TNСS (TN-C-S). Нарушение изоляции в системе TNСS

Общие замечания:

В системе TNS, с защитными токовыми автоматами, нарушение изоляции опасно. Разрушение изоляции, то есть замыкание фазного проводника на «Землю» вызывает рост тока замыкания до максимального значения, ограниченного защитными автоматами в цепи.

Такая защита во многих случаях достаточна для защиты самой нагрузки, но не является полной, например, если изоляция разрушена не полностью и ток фаза-«Земля» недостаточен для срабатывания защитного автомата. Тем не менее, этого тока может быть достаточно для возникновения пожара или для опасного поражения током человека, а защитный автомат при этом не сработает (не обеспечит защитное отключения аварийного участка цепи).

Система защиты имеет средний уровень безопасности, так как установив УЗО можно добиться достаточно высокой степени безопасности, но при этом остаётся проблема некачественного заземления из-за использования объединённой шины PEN.

Используется достаточно часто в России. В России в настоящий момент вытесняется системой TNS.

Подробные замечания:

Рис.3. Нарушение изоляции в системе TNCS

Возможные варианты:

• Человек коснулся фазного проводника и Земли одновременно.
• При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).
• Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).

Система TT

Основные принципы схемы TT:

• Нейтраль трансформатора заземлена.
• «Земля» / корпус нагрузки также заземлены.
• «Земля» трансформатора не связана кабелем с землёй нагрузки / потребителя (PE).

Нарушение изоляции в системе TT

Общие замечания:

Степень безопасности зависит от сопротивления между «Землей» трансформатора ТП и «Землей» потребителя. Если это сопротивление низкое, безопасность такая же как в TNS с УЗО. Если это сопротивление высокое, безопасность системы снижается, так как УЗО может не сработать.

Установка УЗО является общепринятой в системе TT. Данная система в России используется редко.

Подробные замечания:

Рис.4. Нарушение изоляции в системе TT

Возможные варианты:

• Человек коснулся фазного проводника и Земли одновременно.
• При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).
• Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).

Показана стандартная схема ТТ с УЗО. Ток пробоя (нарушения) изоляции фазных проводов и нейтрального провода ограничен сопротивлением (импедансом) участка между «Землей» трансформатора и «Землей» потребителя.

Защита обеспечена Устройством защитного отключения (УЗО): повреждённый блок / участок отключается устройством УЗО как только порог тока ΔI УЗО помещённого перед данным блоком / участком будет превышен током утечки / пробоя изоляции (на землю) IL :

IL > ΔI

IL = UL / RL – ток пробоя / утечки / leakage

Условие надёжной работы УЗО:

R (CD) << 220 В / ΔI; для УЗО с ΔI =30мА: R (CD) << 7кОм.

R (AB) =RL – сопротивление повреждённого участка (между точкой токоведущего проводника из которого произошла утечка на «землю» и «Землей»).

U (AB) =UL – разность потенциалов между точкой токоведущего проводника (из которого произошла утечка на «землю») и «Землей» (напряжение пробоя).

R (CD) – сопротивления между «Землей» трансформатора ТП и «Землей» потребителя.

Если R (CD) мало (в норме), то при нарушении изоляции срабатывание УЗО будет обеспечивать безопасное отключение аварийного участка и свидетельствовать, что это место подлежит ремонту.

Если R (CD) велико (не в норме) и УЗО работать не будет, то первое нарушение изоляции не приведёт к удару током, но отсутствие сработавшего УЗО не позволит обнаружить аварию и сделать своевременный ремонт, а второй пробой приведёт к аварии.

Система IT (Изолированная нейтраль)

Основные принципы схемы IT:

Подробные замечания:

Рис.5б. Двойной пробой / нарушение изоляции в системах IT

I L1 = U Ф / R линии

U L1 = R L1 * I L1

Первое нарушение изоляции не опасно в IT! То есть человек безопасно может коснуться одновременно фазы и «Земли »в IT.

R L1 – сопротивление повреждённого участка (между точкой токоведущего проводника из которого произошла утечка на землю и «Землей».

U L1 – разность потенциалов между точкой токоведущего проводника (из которого произошла утечка на землю) и «Землей» (напряжение пробоя).

U ф – фазное напряжение трансформатора

I L1 – ток пробоя / утечки / leakage.

Если происходит второе нарушение изоляции на другом фазном проводнике, в то время как первое нарушение ещё не устранено (см. рис. 5б), контактная разность потенциалов второго места нарушения (напряжение пробоя) равна U L2 = √3*U Ф -U L1 может быть велика и опасна.

При малых сопротивлениях первого и второго повреждённых участков (R L1 , R L2 ) значительный ток утечки может протекать по проводнику, соединяющему «земли» первого и второго повреждённого участков (корпуса нагрузок):

I L1 = I L2 = √3*U Ф / (R L1 + R L2)

Второе нарушение изоляции опасно в IT!

Корпуса нагрузок приобретают потенциалы, обусловленные этим током. Таким образом, если КЗ на 1 участке не опасно то последующее КЗ на 2 участке так же опасно, как и в системах TN. Поэтому необходимо УЗО.

Обозначения:

• U L1 (U L2) – напряжение пробоя первого (второго) повреждённого участка.
• U Ф – фазное напряжение трансформатора.
• I L1 (I L2) – ток пробоя/утечки 1 участка (2 участка).
• R L1 (R L2) – сопротивление 1 (2) повреждённого участка.

Совместное использование автоматов токовой защиты и УЗО обеспечивают в данных случаях необходимую защиту. В этом случае по безопасности система IT сравнима с TNS с УЗО, то есть срабатывание УЗО (аварийный участок отключается) свидетельствует о том, что произошло первое нарушение изоляции и позволяет его своевременно устранить.

Для надёжного срабатывания УЗО требуется установка принудительного сопротивления Z N (Нейтраль-«Земля») обычно не более 1500 Ом. Без этого сопротивления первый пробой нельзя обнаружить (и своевременно устранить), если в системе других устройств нет (кроме УЗО и токовых автоматов – см. ниже).

Кроме этих возможностей, только система IT позволяет ещё сильнее повысить безопасность.

Дополнительно повысить степень защищённости можно установкой ПМИ / PIM (постоянного мониторинга изоляции / датчика изоляции). ПМИ представляет собой высокоомный амперметр (или вольтметр, подключенный параллельно Z N ), включаемый так же как и Z N между Нейтралью и «Землей» ТП.

ПМИ позволяет:

• Точно фиксировать серьёзные пробои фаза – «Земля», вплоть до КЗ.
• Постоянно фиксировать состояние изоляции проводников в системе (медленное старение и ухудшение параметров изоляционного материала).

В отличие от остальных систем (TN, TT), это позволяет обнаружить первое нарушение изоляции, но не отключать аварийный участок (так как в IT первое нарушение изоляции не опасно), а довести работу на нём до конца, и только после ее завершения произвести штатное отключение и ремонт изоляции. Это особенно важно, например, для больниц и др. мест где важно не столько своевременно автоматически «отрубить» аварийную цепь, сколько заранее устранять все неисправности и исключать возможности внезапного неконтролируемого автоматического отключения цепей. Поэтому система IT введена во многих странах как стандарт для госпиталей, сооружений связанных с проводящими средами (водой, землёй и др.), например, корабли, метро и др. мест требующих повышенной безопасности.

Таким образом под повышенной безопасностью системы IT понимается возможность безопасно обнаруживать и устранять аварии изоляции всех проводников в системе.

В IT системе установка токовых автоматов обязательна. УЗО устанавливаются в зависимости от особенностей нагрузок и применяемых Z N и ПМИ.

Кроме этого, сами защитные цепи ПМИ дополнительно защищаются, например, на ТП с помощью разрядника или блока защиты от выбросов напряжения (surge limiter, surge suppresor).

Обозначения:

• SCPD (Short-Circuit Protection Device) – автомат защиты от короткого замыкания, токовый автомат, автоматический выключатель с термомагнитным расцепителем. Автомат размыкает цепь, если ток в цепи превысил паспортный номинальный ток автомата.
• RCD (Residual Current Devices) – УЗО, устройство защитного отключения, устройство разностного тока или более точное название: устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокращенно УЗО−Д) или выключатель дифференциального тока (ВДТ) или защитно-отключающее устройство (ЗОУ) – механический коммутационный аппарат, который при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения вызывает размыкание цепи нагрузки.
• PIM (permanent insulation monitor) – ПМИ постоянный мониторинг изоляции / датчик изоляции.
• Z N optional impedance – дополнительное принудительное сопротивление Нейтраль-Земля на ТП.
• Surge Limiter (surge suppresor, surge arrestor) – разрядник или блок защиты от выбросов напряжения или блок защиты от перенапряжения.

Внимание!

Все вышеприведённая информация относится к защите пользователя, имеющего доступ только к изолированным проводам и электрооборудованию в защитном корпусе.

Пожалуйста помните, что более глубокое проникновение в электрооборудование может быть опасно для жизни, даже при самых безопасных системах заземления, при использовании автоматов, УЗО, датчиков изоляции и т.п.

Примеры тяжёлой опасности для человека:

Пример 1

Установлены: Любая система заземления. Любые устройства защиты в цепях переменного тока. ИБП 100 кВА – батареи в батарейном кабинете всегда под напряжением (в том числе. при отключенном ИБП) и опасны.
ВНИМАНИЕ! ВЫСОКОЕ ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!

Пример 2

Система IT. Есть автомат. Есть УЗО. Есть датчик изоляции. Есть изолированный коврик. Имеется любое устройство, например, электромотор, стабилизатор, ИБП 100 кВA. Касание (одновременное) человеком фазы и нейтрали или двух фаз на клеммной панели (или соответствующих проводов с нарушенной изоляцией) этого устройства опасно
ВНИМАНИЕ! ВЫСОКОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!
(УЗО не сработает, если человек находится на изолирующем коврике!)

Пример 3

Так же поражение человека может случиться вообще без касания им проводников под током, например гаечный ключ уроненный на клеммы сборки аккумуляторов 100 А·ч может сгореть как предохранитель с опасной световой вспышкой и поражая окружающее пространство брызгами металла.

Внимание!

Для обеспечения полной безопасности необходимо ещё 4 дополнительных условия:

1. Разработчик оборудования принял меры по обеспечению высокого уровня безопасности оборудования и его обслуживания.
2. Инженер, работающий с оборудованием, принял меры по обеспечению высокого уровня безопасности проводимых работ.
3. Окружающая среда в норме, например, температура, влажность в норме и нет опасности прорыва соседней водопроводной трубы и т.д.
4. Часы наработки оборудования не превысили опасный предел (вопрос времени).

Рассмотрим какие существуют системы заземления. И схемы

Рис. 1. Система заземления TN-C переменного тока. Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике:

1 – заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания; 2 – открытые проводящие части

В системах заземления для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

• система заземления – TN – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
• система заземления TN-С – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рис. 1);
• система заземления TN-S – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (рис. 2);
• система заземления TN-C-S – система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (рис. 3);
• система заземления 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 (рис. 4);
• система заземления 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 (рис. 5).

Рис. 2. Система заземления TN-S переменного тока. Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены:
1 – 2 – открытые проводящие части

Первая буква – состояние нейтрали источника питания относительно земли:

• Т – заземленная нейтраль;
• I – изолированная нейтраль.

Вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли:

• Т – открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
• N – открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N ) буквы – совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

• S – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
• С – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN -проводник);

Условные обозначения на схемах:

N – – нулевой рабочий (нейтральный) проводник;
РЕ – – защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);

PEN – – совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

Рис. 3. Система TN-C-S переменного тока. Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике в части системы:

1 – заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 – открытые проводящие части

Рис. 4. Система IT переменного тока. Открытые проводящие части электроустановки заземлены. Нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через большое сопротивление:

1 – сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется); 2 – заземлитель; 3 – открытые проводящие части; 4 – заземляющее устройство электроустановки;

Рис. 5 Система ТТ переменного тока. Открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземления, электрически независимого от заземлителя нейтрали:

1 – заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 – открытые проводящие части; 3 – заземлитель открытых проводящих частей электроустановки;

Система заземления TN-C Имеет огромный недостаток об этом мы уже писали раньше: . Здесь используется один нулевой проводник и как рабочий, и для защиты. В нормальных условиях проблем не возникает, а вот в аварийных ситуациях, когда отгарает ноль (Ведь он находится под нагрузкой). Вместо защиты можно оказаться под напряжением.

Для систем заземления IT и ТТ для электроустановок требуется отдельное заземление что не всегда удобно, например, в этажных щитах.

Поэтому наиболее предпочтительна система заземления TN-S .

Так же следует заметить что иногда в одной электрической сети (схеме) эти системы заземления комбинируют.

Здесь рассмотрены схемы систем заземления переменного тока. Если интересны системы заземления постоянного тока пишите в комментариях.

Смотрите про системы заземления в ПУЭ

Заземление — отвод напряжения, возникшего в угрожающем для безопасности месте, в место, где оно никому не повредит: это место- земля. Заземление соединяет все токоведущие части, которые в нормальном режиме работы не находиться под U, с землёй.
Зануление — это соединение всех частей электроприбора, которые не должны находиться под U, с рабочим нулём. В данном случае, если произойдёт обрыв фазы на токоведущие части, находящиеся под рабочим нулём, то произойдёт короткое замыкание и автоматический выключатель обесточит электроприбор. Это конечно менее безопасно, чем заземление, короткое замыкание может стать причиной последующих неполадок в приборе. К сожалению, именно зануление является основным видом защиты в большинстве жилых помещений.

Системы заземления

Рассмотрим системы, применяемые в бытовых помещениях:

1. TN-C.
2. TN-S.
3. TN-C-S.

TN-C

Первая буква Т означает, что нейтраль источника питания соединена с землёй, что значит, что проводник рабочего ноля на подстанции уходит в землю. Вторая буква- N — означает связь открытых токопроводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания. Третья буква- С -означает,что защитный и рабочий ноль находятся на одном общем PEN, то есть рабочий ноль и является защитным. По сути, эта система и является тем самым «занулением». Самая небезопасная из систем. Все токоведущие части, которые не должны быть под U,находятся под рабочим нулём. Защита построена на действие автомата после короткого замыкания. Защитный и рабочий ноль находятся в одном проводнике до распределительного щита.

2.Источник питания.

TN-S

Первые две буквы также, как и в предыдущей системе означают, что нейтраль источника питания связана с заземлением (которое расположено у источника питания) и открытые токопроводящие части электроустановки здания связаны с точкой заземления источника питания. Третья буква- S- значит, что нулевой и защитный PE и рабочий N находятся на разных проводниках (заземление). Это означает, что от электростанции отходят два отдельных провода на рабочий ноль и на заземление. Данная система является самой безопасной для многоэтажных зданий.

1.Открытые токопроводящие части.

2.Источник питания.

На представленной схеме видно, что от источника питания отходят два раздельных провода на рабочий ноль и на заземление, далее проводники не встречаются.

TN-C-S

Является модернизированной системой TN-C . Функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети, которая идёт от источника питания. Затем на определённом участке добавляется заземлённый проводник. Для многоэтажных домов обычно заземлённый проводник добавляют в ВРУ (вводное распределительное устройство на дом). Эта система также обеспечивает достаточную безопасность.

1.Открытые токопроводящие части.

2.Источник питания.

3.Распределительный щит на квартиру.

На схеме представлена сеть до модернизации – система TN-C и после модернизации – система TN-C-S.

Система ТТ

Обычно применяется при постройке частных домов. Вторая буква Т значит, что заземление и рабочий ноль нигде не соединяются. О первой букве уже говорилось выше. В дом заходит так же, как и в системе ТN-S, три провода:рабочий ноль, фазный провод и заземляющий. Только вот заземляющий провод идёт не от источника питания (как в системе TN-S), а возле частного дома монтирован собственный контур заземления по всем правилам ПУЭ (правила устройства электроустановок), именно от заземляющего контура и идёт заземляющий провод.

1.Открытые токопроводящие части.

2.Источник питания.

3.Контур заземления у частного дома и отходящий от него проводник.