- Виды заземляющих систем
- Виды заземлителей
- Как работает система заземления
- Система заземления TN-C
- Система заземления TN-S
- Система заземления TN-C-S
- Система заземления TT
- Система заземления IT
Системы заземления электроустановок — комплексы из заземляющих контуров и проводников, соединяемые с токопроводящими корпусами техники. Устройства отводят в землю избыточный электроток, возникающий при попадании фазы на корпус оборудования, и таким образом предупреждают поражение человека электрическим током. С ними можно заземлять любые электроприборы — от промышленных станков до стиральных машин и розеток.
Виды заземляющих систем
В составе систем, с которыми выполняют заземление тока, есть несколько основных элементов:
- Заземлители, находящиеся в электрическом контакте с грунтом, и заземляющие проводники;
- Открытые токопроводящие части потребителя — металлические детали электрооборудования, доступные для прикосновения и способные попасть под опасное напряжение при повреждении изоляции;
- Нейтральный проводник (глухозаземленная нейтраль).
Заземляющие системы различны по назначению:
- Защитные. Оберегают от поражения электротоком при пробое корпуса или разрушении изоляции техники. Обязательны на производствах, в общественных и жилых зданиях — для всех электроприборов с напряжением от 50 В.
- Функциональные. Устраняют помехи, стабилизируют напряжение и отвечают за нормальную работу оборудования. Применяются, например, в ИБП, СКС, сетях связи и автоматики.
- Рабочие. Создают нужный режим работы источников питания, заземляя их нейтрали. Используются в трансформаторах, ВРУ.
- Молниезащитные. Отводят в землю искровые разряды молний. Входят в состав громоотводов, молниеприемников, устанавливаются на крышах.
- Комбинированные. Выполняют задачи функциональных и защитных систем. Работают на вводах, в электрощитах.
В классификации заземляющих схем по ПУЭ, используются первые буквы французских и английских слов, указывающих на специфические особенности систем.
|
Т (земля) |
Подключение оборудования к заземляющему контуру |
|
N (нейтраль) |
Соединение линии с глухозаземленной нейтралью |
|
I (изоляция) |
Изолирование всех элементов электросхемы от земли |
|
C (комбинирование) |
Объединение в проводнике заземляющего и нейтрального провода |
|
S (разделение) |
Раздельные проводники для заземления и нейтрали |
Первая буква называния системы говорит о методе заземления источника электроэнергии, вторая — потребителя. Выделяют схемы TN, TT и IT. Подвиды TN — TN-S, TN-C-S и TN-C.
Виды заземлителей
В составе защитных и рабочих заземляющих систем обязательными элементами являются заземлители. Их типы:
- Естественные. Разные конструктивные токопроводящие части коммуникаций и объектов, обязательно соприкасающиеся с землей. Нельзя применять в качестве естественных заземлителей газовые трубы и другие части конструкций, способные к взрыву и воспламенению.
- Искусственные. Неокрашенные металлоконструкции или конструкции из специального токопроводящего бетона, которые монтируются в почву для выполнения защитных функций. Для предупреждения коррозии, разрешено использование противокоррозионных составов — при условии, что они не снижают способность металла к проведению тока.
Подвиды искусственных заземлителей:
- Горизонтальные. Применяются самостоятельно или для связи с вертикальными заземлителями. Глубина монтажа — от 0.5 м;
- Вертикальные. Заглубляются в землю на расстояние 0.5-0.7 м.
В почве с высоким удельным сопротивлением необходимо размещать глубинные вертикальные заземлители, которые смогут достичь хорошо проводящих слоев грунта. Также возможно использование лучевых (горизонтальных) заземлителей, длиной до 60 м.
Как работает система заземления
Принцип действия основывается на физическом законе, согласно которому электрический ток всегда стремится идти по пути наименьшего сопротивления. При повреждении изоляции или пробое корпуса оборудования, таким «более легким путем» становится заземляющий контур системы, а не тело человека. Контур закопан в земле.
На практике, это выглядит так:
- В каждом кабеле, розетке и электроприборе есть специальная жила. Она проходит через щиток и, уже за пределами здания, соединяется с заземляющим контуром.
- При возникновении, избыточный электрический заряд по жиле через щиток, затем через заземляющий контур, уходит в грунт и рассеивается.
В правильно спроектированной схеме электроснабжения, появление тока утечки ведет к автоматическому срабатыванию УЗО. Заземляющая система предотвращает пожары и поломки оборудования, аварии на предприятиях и электрические ожоги.
Система заземления TN-C
В Terra Neutral Combined функции защитного проводника и нейтрали объединены в одном PEN проводе. Это облегчает монтаж кабеля, но накладывает ограничения.
Особенности TN-C:
- Применяется один провод для заземления и нейтрали;
- Защитное действие обеспечивает зануление;
- Сравнительное малое количество проводов упрощает и удешевляет прокладку;
- Повреждение PEN проводника может создать опасную ситуацию.
Ключевой минус схемы — утрата защитных функций при обрыве или ином разрушении нулевого провода: на неизолированных поверхностях корпусов техники может возникнуть сильное напряжение. Из-за отсутствия РЕ проводника (отдельного заземлителя), все подключенные электроустановки не имеют своего заземления. Нужно занулять используемые устройства, соединяя элементы их корпусов с нулевым проводом.
При вышеуказанном подключении, прикосновение фазного проводника к корпусу приведет к короткому замыканию и активации автоматического предохранителя. Оперативное аварийное отключение устранит риск термической травмы человека и возникновения пожара.
Важно: из-за обязательного зануления электрооборудования в TN-C, в ванных комнатах нельзя применять дополнительные контуры уравнивания потенциалов.
Система заземления TN-S
Для повышения уровня безопасности, в системе Terra Neutral Separated защитный и нейтральный проводники разделены по всей длине сети — от зоны подключения к нейтрали трансформатора до потребителя.
Особенности TN-S:
- Защитный проводник и нейтраль разделены для снижения риска поражения электротоком;
- В отличие от схемы TN-C, к нулевому и трем фазным проводникам добавлен еще один заземляющий провод РЕ;
- Сравнительно большее количество проводов осложняет прокладку.
ПУЭ рекомендует выбирать TN-S для электроснабжения всех капитально ремонтируемых, строящихся и ответственных объектов. Масштабному распространению системы, способной обеспечить высокую степень электробезопасности, мешают повышенные затраты на ее обустройство (из-за разделенных нулевых проводников N и PE).
Система заземления TN-C-S
В Terra Neutral Combined and Separated объединены достоинства TN-S и TN-C. Защитный и нейтральный проводники соединяются лишь на определенном участке, далее разделяются.
Суть схемы: подача электроэнергии производится комбинированным нулевым проводником PEN, который подключен к глухозаземленной нейтрали. При входе в здание, PEN разделяется на защитный проводник РЕ и проводник, выступающий N (рабочим нулем) на стороне потребителя.
Особенности TN-C-S:
- PEN проводник применяется на части сети, после делится на защитный проводник и нейтраль;
- Схема обеспечивает высокий уровень электробезопасности — при обрыве PEN, защитные функции продолжат выполнять заземлители.
Минус системы: повреждение PEN на участке между зданием и подстанцией создаст опасное напряжение на всех корпусных деталях электротехники. При этом типе заземления, специальная защита PEN обязательна.
Система заземления TT
В Terra-Terra у потребителя и источника питания отдельные заземляющие контуры. Независимость заземления дает хорошую электробезопасность.
Особенности ТТ:
- Независимые между собой контуры снижают опасность распространения аварийного тока;
- Схема требует применения высококачественных заземляющих устройств.
При выборе системы TN-C-S и подаче электроэнергии по воздушной линии, традиционной для загородных участков и сельской местности, проводнику PEN сложно обеспечить необходимую защиту. Решением становится схема ТТ с передачей 3-х фазного напряжения по четырем проводам и глухозаземлением нейтрали источника. Четвертый проводник — функциональный нуль N. На стороне потребителя создается модульно-штыревой заземлитель или иное местное заземляющее устройство. К нему подсоединяются все РЕ проводники защитной земли, связанные с корпусными частями электрического оборудования.
Система заземления IT
В Isolated Terra нейтральный проводник соединен через высокоомное сопротивление или изолирован от грунта.
Особенности IT:
- Изоляция нейтрали от земли или ее подключение через высокоомное сопротивление снижает риск короткого замыкания;
- На участке между потребителем и источником нет функционального нулевого проводника N;
- Схема требует дополнительных мер контроля.
Кроме изолированной нейтрали источника (I), в системе есть защитный контур заземления потребителя (Т). Напряжение следует от источника к потребителю по наименьшему количеству проводов. Для электробезопасности, все токопроводящие корпусные детали должны быть надежно соединены с заземлителем.
