Монтаж и эксплуатация электрических сетей

Новости и информация

Введение

Непрерывное развитие народного хозяйства страны обуславливает высокие темпы роста объемов электромонтажных работ по сооружению новых, расширению, техническому перевооружению, реконструкции и техническому обслуживанию действующих электроустановок. В связи с этим непрерывно повышаются требования к инженерным кадрам, работающим в области монтажа и эксплуатации электроустановок. Изучение курса «Монтаж и эксплуатация электрических сетей», будет способствовать подготовке высококвалифицированных специалистов.

Предметом изучения дисциплины являются современные приемы монтажа и методики выполнения работ по техническому обслуживанию электрических сетей. В плане подготовки инженера-энергетика дисциплина является важным звеном и отражением требования квалификационной характеристики.

Целью изучения дисциплины является формирование общих теоретических знаний и овладение организационными и техническими вопросами монтажа и эксплуатации электрических сетей.


Задачей изучения дисциплины является ознакомление с организационными и практическими вопросами монтажных и пусконаладочных работ, работ по ремонту, испытанию и техническому обслуживанию, научной организации труда электротехнических элементов электроэнергетических систем.

Будущий специалист должен знать основы выполнения монтажных работ и работ по техническому обслуживанию и эксплуатации воздушных и кабельных линиях электропередачи. Он должен уметь использовать нормативные документы (Правила устройства электроустановок, Межотраслевые правила по охране труда при работе в электроустановках, Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей и т.п.) при организации выполнения электромонтажных работ по сооружению, ремонту, испытанию и техническому обслуживанию электротехнических элементов электроэнергетических систем.



Источник: elektro-montagnik.ru

Что такое PE и PEN проводники

Согласно ГОСТ Р50571.2-94 года классическая схема заземления содержит в своем составе следующие виды шин, отличающиеся по функциональному назначению:

  • Фазные проводники.
  • Шина N, представляющая собой так называемый «рабочий нуль», служащий для создания токовой цепи нагрузки (другое ее название – нейтраль 3-х фазной сети).
  • PE – специально обустраиваемая защитная нулевая жила, используемая для организации повторного заземления и зануления на приемном (потребительском) конце.
  • PEN – совмещенный проводник, выполняющий функции обеих рассмотренных выше шин.

Цветовое обозначение проводов заземления на схеме
Цветная маркировка проводов на схеме: Ф1-красный, Ф2-желтый и Ф3-зеленый цвета, N – синий, PE – желто-зеленый, а PEN – комбинация двух цветовых окрасок.

Для фазных проводов традиционно применяется трехцветная маркировка: Ф1-красный, Ф2-желтый и Ф3-зеленый цвета. Нейтральные проводники в рабочих схемах также отличаются особым колером (N – синий, PE – желто-зеленый, а PEN – комбинация двух цветовых окрасок).

Дополнительная информация: Каждый из этих проводников подбирается по сечению шины, которое не должно быть менее половины того же показателя для любой фазной жилы.


Умение различать типы нулевых проводов позволит пользователю разобраться в следующих важных вопросах:

  • Как организуются защитные PE, N рабочие и совмещенные PEN проводники?
  • Для каких целей нужен каждый из них?
  • Как делается заземляющий контур на потребительской стороне?

Ответы на эти вопросы приблизят заинтересованного пользователя к пониманию принципа работы схем зануления и заземления. Для тех, кто давно не занимался этой темой, напомним, что под заземлением электросетей и оборудования понимается соединение открытых для случайного прикосновения токопроводящих частей с землей.

Что такое нейтраль

Чтобы понять, чем различные способы заземления отличаются один от другого – важно разобраться с тем, что представляет собой нейтраль, предусмотренная в любой электросети.

Тип системы заземления

vw, 500px" data-lazy-src="https://fishkielektrika.ru/wp-content/uploads/2019/08/neytral-elektricheskih-setey-500x207.jpg"/>
Нулевая точка трехфазных электрических сетей: а) заземленная наглухо, б) заземленная через высокоомное сопротивление, в) изолированная от земли

Ее наличие в составе комплекта проводов, обеспечивающих передачу электроэнергии от подстанции к потребителю, объясняется следующими обстоятельствами:

  1. при организации трехфазного энергоснабжения токовые составляющие в каждой из фаз теоретически должны быть равными по величине;
  2. при протекании по обратной ветви, называемой нейтралью, за счет векторного сложения (три фазы, сдвинутые одна относительно другой на 120 градусов) они, по сути, должны взаимно компенсироваться;
  3. в реальности из-за перекоса фаз, вызванного неравномерностью распределения нагрузки, обратная составляющая тока через этот провод постоянно не равна нулю.

Важно! Более того, величина перекоса может достигать значительных величин, что и приводит к необходимости уделять нейтральному проводнику особое внимание.

Его общая толщина в частности, согласно ПУЭ не должна быть менее половины сечения фазных шин. В противном случае из-за значительных по величине токовых нагрузок нередко проявляется такое неприятное явление, как «отгорание нуля». Именно поэтому в нейтральном проводнике не допускается устанавливать защитные приборы, приводящие к его обрыву при срабатывании в случае перегрузок.

TN и ее разновидности

Существующие системы заземления действующих электроустановок классифицируются по следующим основным признакам:

  • Рабочее состояние нейтрали (глухо заземленная или полностью изолированная).
  • Порядок ее проводки на протяжении всего участка прокладки трассы от подстанции с понижающим трансформатором до электроустановки потребителя.
  • Особенности подключения заземляемой нагрузки к нейтрали.

Основным рабочим документом, определяющим деление на виды заземления на территории России, является ПУЭ (в частности – пункт 1.7). В нем приводится описание характерных признаков, по которым принято дифференцировать действующие системы ЗУ. Их сокращенное обозначение построено на основе сочетания первых букв слов «Terre», «Neuter», «Isole», что переводится с французского языка как «земля», «нейтраль» и «изолированная».


Системы заземления TN
Cхемы заземления TN в 3-х различных исполнениях, обозначаемых как TN-C, TN-S, TN-C-S

Значение каждого символа, применяемого при их обозначении, расшифровывается следующим образом:

  • T – означает заземление вообще.
  • N – это значит, что оно подсоединено к нейтрали.
  • I – изолированное состояние шины.
  • C (от начальной буквы слова «common» или общая жила) – информирует о совместной прокладке или объединении функций рабочего плюс защитного проводников.
  • S (от начального значка английского «select») – означает раздельное использование этих же проводов.

В приведенных способах маркировки по последовательности и виду букв можно судить о способе защиты источника тока и особенностях схем защитного заземления, обустраиваемых на потребительской стороне. При организации промышленных электросетей различают схемы заземления TN, TT и IT. Самая первая из них, относящаяся к наиболее распространенным, встречается в 3-х различных исполнениях, обозначаемых как TN-C, TN-S, TN-C-S. Чтобы четко понимать основные различия этих способов обустройства защиты потребуется рассмотреть каждый из предложенных вариантов более подробно.

Важно! Из фрагмента обозначения «N» следует, что для подсоединения нулевых проводников (независимо от их прямого назначения) применяется глухозаземленная нейтраль питающих обмоток понижающего трансформатора.

Также важно помнить о том, что все токопроводящие корпуса и экраны на потребительской стороне подключаются к нулевому проводнику, подсоединенному к этой же нейтрали (другими словами – они надежно заземляются).

Обустроенная таким образом схема имеет следующую характерную особенность: ее «ноль» или шина N подключена к собственному контуру заземления, имеющемуся на трансформаторной станции. Глухозаземленной такая нейтраль называется потому, что между ней и контуром заземления не устанавливается ни дугогасящего реактора, ни других видов защитных средств. Ниже приводится описание различных модификаций TN.


TN-C

Согласно использованному в названии буквенному обозначению, для нее характерно объединение двух проводящих ток шин (вспомним, что «C» – это по-английски common или общий провод). Классическая схема заземления TN-C представляет собой традиционную четырех проводную линию энергоснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводником (смотрите фото ниже).

система заземления TN-C
Традиционная четырех проводная линия энергоснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводником

Последняя из обозначенных типов шин представлена в данном случае совмещенным электрическим проводником, со стороны подстанции наглухо заземленным на собственный контур. На приемном конце к нему посредством медных шинок подсоединяются все открытые токопроводящие элементы корпусов и металлические части приборов (кроме того, сюда же подключается рабочий ноль). У этой системы имеется целый ряд недостатков, основные из которых перечислены ниже:

  1. возможность потери защитных функций при случайном обрыве или отгорания нейтрали (нулевой жилы), приводящая к угрозе поражения высоким напряжением;
  2. отсутствие в розетках электросетей отдельного проводника, обеспечивающего полноценное заземление (так называемое «расщепление» на щитке специалистами, как правило, в расчет не принимается);
  3. невозможность организации повторного заземления из-за совмещенности защитных и рабочих функций;
  4. как вынужденная мера – необходимость применять схему защитного зануления, то есть соединять корпус оборудования с нулевым проводом.

Дополнительная информация: В последнем случае основным прибором защиты является пороговый элемент (автомат), установленный на стороне потребителя и мгновенно отключающий цепь питания при попадании фазы на корпус.

Высокая скорость срабатывания автоматического выключателя не позволяет опасным токам достичь значений, угрожающих жизни прикоснувшегося к корпусу оборудования человека.


жнейшим ограничением при необходимости организации вынужденной защиты бытовых приборов является запрет на совмещение заземления и уравнивания потенциалов в ванных комнатах квартир. Сегодня эта схема на практике используется крайне редко; она до сих пор сохранилась лишь в строениях, относящихся к категории старого жилья. Кроме того, ее иногда применяют в электрических сетях, предназначенных исключительно для уличного освещения, в которых вероятность поражения опасным потенциалом очень мала.

Заземляющие системы TN-S

Более универсальная и безопасная в плане эксплуатации защитная схема TN-S отличается раздельной прокладкой рабочей и защитной нулевых шин (смотрите фото ниже).

Система заземления TN-S
Более универсальная и безопасная в плане эксплуатации защитная схема TN-S

Она была разработана, а затем внедрена в сетевые структуры действующих электрических подстанций еще в 30-е годы прошедшего века. Одновременно с высоким уровнем безопасности, обеспечиваемым этой системой, данный подход к обустройству защитных цепей имеет один, но очень важный недостаток. Он касается экономической стороны прокладки трасс и связан со значительным расходом кабельного материала (общая длина проводов в этом случае увеличивается вдвое).

Соответственно и издержки на организацию прокладки такой системы заметно возрастают. Еще одним характерным признаком этого способа защиты от поражения электрическим током является увеличение числа проводников, поступающих на вводное распределительное устройство к потребителю.

Обратите внимание: Подача 3-х фазного напряжения в этом случае осуществляется по пяти проводам, а при однофазном питании – по трем (вместо 2-х в системе TN-C).

Для заземления, производимого по методу «наглухо» на стороне источника поставляемой энергии, берется совмещенная нулевая шина. В положениях ГОСТ Р50571 и самой последней (обновленной) версии ПУЭ содержатся рекомендации по обустройству на вновь вводимых объектах системы TN-S, позволяющей обеспечить требуемый уровень безопасности. С другой стороны ее широкому внедрению во все работающие и запускаемые с нуля энергетические комплексы препятствуют высокие затраты на прокладку кабельных изделий по двум параллельным линиям. Кроме того, этому мешают сложившаяся за многие годы традиция и привязанность энергетики нашей страны к четырехпроводным схемам трехфазного питания (два провода на вводе в квартиру).

TN-C-S

В качестве промежуточного варианта, вобравшего в себя положительные стороны обеих рассмотренных систем, была разработана еще одна схема, отличающаяся следующими особенностями:

  1. для оптимизации расходуемых на ее обустройство средств начальный участок трассы прокладывается в виде совмещенного проводника, а оставшаяся ее часть изготавливается в полностью раздельном виде (как TN-S);
  2. такое разбиение позволяет получить вполне пригодную к эксплуатации систему, не требующую значительных расходов и по безопасности не уступающую второму (раздельному) варианту;
  3. разбиение на два проводника (защитную и нулевую шину) на вводе к потребителю позволяет обособить их функционально именно на этом не очень длинном участке;
  4. благодаря такому приему удается совместить возможность получения полноценного вертикального заземления и сэкономить на прокладываемых проводах;
  5. вертикальное заземление – это вбитые в землю металлические штыри, соединенные на сварку стальными перемычками (последние условно относят к горизонтальным элементам контура).

Обратите внимание: В этом случае на вводе в квартиру и к розеткам в жилых помещениях подводятся три жилы вместо двух, применяемых в системе TN-C.

Их наличие позволяет в частном доме организовать полноценное и надежное повторное заземление.

Система TN-C-S
Промежуточный вариант, вобравший в себя положительные стороны рассмотренных систем TN-C и TN-S

При сравнении систем заземления TN-C-S и TN-S необходимо отметить следующие их различия:

  1. у первой из них имеются существенные недостатки, схожие с теми же минусами, что и у полностью совмещенной схемы прокладки нулевых проводников;
  2. они состоят в том, что при случайном повреждении или отгорании провода PEN на участке от трансформаторной подстанции до места расщепления все обслуживаемое оборудование останется без защиты и нуля;
  3. во-вторых, в этом случае по аналогии с первым вариантом, нельзя воспользоваться занулением схемы которое нередко применяется для защиты человека и электрических установок;
  4. в системе TN-S по понятным причинам этого случиться не может, поскольку вся рабочая токовая нагрузка приходится на соответствующий провод N, проложенный отдельно от защитной шины PE.

По этой причине при разработке и внедрении системы TN-C-S действующими нормативными актами предписываются особые меры защиты совмещенного PEN провода от непреднамеренного повреждения.

Заземляющие системы TT и IT

Схемы заземления TT и IT
Схемы заземляющих систем TT и IT

Схема ТТ

Заземление TT применяется в тех исключительных случаях, когда обеспечить надежную защиту с применением системы TN-C-S не представляется возможным или связано со значительными затруднениями. Это в основном касается удаленных от городских центров территорий, обычно относящихся к отдаленным сельским местностям и регионам. В этих условиях все чаще применяются системы заземления TT, в которых предусматривается «глухое» соединение нейтрали трансформатора с землей с последующей передачей 3-х фазного напряжения с использованием четырехпроводной линии.

Дополнительная информация: Четвертой шиной в этом случае является так называемый «функциональный» или рабочий нуль N (он же – нейтральный провод).

На стороне, где располагаются нагрузки, как правило, обустраивается уже не повторное, а местное заземление вертикально-штыревого типа. К нему подключаются все медные шины-проводники PE, подсоединяемые с другой стороны к корпусу электрооборудования.

Система заземления TT
Четырехпроводная система заземления TT

Эта система официально разрешена к применению на территории России совсем не так давно. Несмотря на это она быстро «прижилась» в различных условиях эксплуатации энергосистем и широко используется в сельских районах, удаленных от городских центров на значительные расстояния. В пределах городской черты схема заземления типа TT нередко применяется при обеспечении электричеством различных торговых точек и небольших временных построек, связанных с оказанием бытовых услуг.

Дополнительная информация: Помимо этого, эти системы часто используются при электроснабжении бытовок и строительных вагончиков, временно устанавливаемых в границах возводимых объектов.

При этом подходе к организации систем защитного заземления должны выполняться особые требования. Они касаются вопроса установки в обслуживаемые цепи приборов и устройств защитного отключения (УЗО), а также специальных молниеотводов с функцией защиты от грозы.

Схемы IT

Во всех рассмотренных ранее системах нейтраль наглухо связана с землей, что превращает их в универсальные и надежные средства защиты. Вместе с тем они не лишены серьезных недостатков, описанных при анализе, проведенном в соответствующих разделах. Более высокий уровень безопасности гарантируют системы, в которых используется никак не связанный с землей нейтральный провод.

Система заземления IT
Системы заземления IT – это классический вариант изолированного от земли включения кабельных линий, не имеющий аналогов по степени гарантируемой им безопасности

Обратите внимание: К этому же случаю относится вариант включения в заземляющую цепь приборов защиты с большим внутренним сопротивлением (низкая проводимость равнозначна обрыву).

Такое включение без нейтрали характерно для схем, обозначаемых как IT. Отсутствие факторов, приводящих к отключению энергоснабжения и потере системой защитных функций, позволяет применять их на следующих объектах:

  1. во взрывоопасных зонах;
  2. в отделениях медицинских учреждений с установленным в них специальным оборудованием, предназначенным для сохранения жизни пациентов и больных;
  3. на профильных предприятиях, занимающихся нефтепереработкой и газодобычей;
  4. во всех отраслях энергетики, а также в научных лабораториях, оснащенных особо чувствительным оборудованием;
  5. на других, не поддающихся учету объектах, связанных с вопросами обороны, в частности.

Системы заземления IT – это классический вариант изолированного от земли включения кабельных линий, не имеющий аналогов по степени гарантируемой им безопасности. Его основные характеристики – это изолированное состояние нейтрали трансформатора – «I» и наличие на приемной стороне собственного контура заземления («Т»). Напряжение к потребителю поступает в этом случае по ограниченному количеству шин, а все проводящие ток части оборудования надежно подсоединяются к местному заземляющему устройству (ЗУ).

Важно! Нулевой рабочий провод, обозначаемый на схемах как N, на участке от трансформаторной подстанции до оборудования потребителя в схеме IT отсутствует.

Рассмотренный способ организации защиты только подтверждает правило, гласящее, что надежное заземление является гарантией эксплуатационной безопасности (включая сохранение жизни человека).

В заключительной части обзора отметим, что все рассмотренные системы касаются организации защиты в электроустановках до 1 кВ в зависимости от способа прокладки нулевого провода. Имеющиеся при этом отличия касаются только отдельных деталей обустраиваемых сетей. В общем они предназначаются для следующих важных целей:

  • Обеспечение не только надежного во всех отношениях, но и безопасного в повседневной эксплуатации функционирования электрооборудования, подключенного на потребительской стороне.
  • Снижение вероятности случайного поражения током работающего на нем персонала и людей, пользующихся этими электроустановками.

Источник: FishkiElektrika.ru

Что такое «система заземления» и что в неё входит?

Любая система состоит из нескольких элементов, а в ГОСТ 50571 дано такое определение:

Система заземления электрической сети (заземляющая система электрической сети; система заземления; заземляющая система): Совокупность заземляющего устройства подстанции, заземляющего устройства открытых проводящих частей потребителя и нейтрального (иногда фазного) проводника в электроустановке напряжением до 1 кВ.

То есть в систему заземления входит:

-заземляющие устройства;

-нейтральный проводник;

-открытые токопроводящие части потребителя.

Пример заземляющего устройства для частного дома

Но и здесь мы видим ряд определений, расшифруем и их:

-Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников, а заземлителем называют проводящую часть или совокупность таких частей, находящихся в электрическом контакте с землёй.

-Нейтралью в трёхпроводной системе электроснабжения называется средняя точка вторичной обмотки трансформатора/генератора образованная в результате соединения обмоток звездой.

-Открытыми токопроводящими частями называются доступные к прикосновению металлические части оборудования, которые в нормальном режиме работы не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением в результате повреждения основной изоляции. Это может быть корпус водонагревателя, электроплиты, стиральной машины и любого другого оборудования.

-Само же слово «заземление» значит преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Комплект заземления

Виды систем заземления

С определениями вроде бы разобрались. Теперь же разберем о чем шла речь в приведенном вначале статьи пункте ПУЭ, но прежде чем начать перечислять виды систем, расшифруем буквы, которые используются в их обозначениях.

Итак, первая буква говорит о наличии соединения источника питания с землёй как такового:

T (от франц. terre) — заземлено;

I (от франц. isolé — изолированный) — изолировано от земли.

Вторая указывает о способе обеспечения защиты:

N — открытые токопроводящие части соединяются с глухозаземленной нейтралью трансформатора/генератора;

T — открытые проводящие части заземлены, независимо от того соединена или изолирована нейтраль источника питания.

Следующие буквы говорят о том совмещены ли защитные и рабочие функции в одном проводнике или же возложены на разные:

S (от англ. Separated — отделён) — защитный и рабочий проводники разделены на протяжении всей линии от источника питания до потребителя.

C (от англ. combined — совмещены) — функции рабочего и защитного проводника объединены в одном проводнике.

Цветовая маркировка проводников

Кроме перечисленного далее будут использованы и следующие буквы для обозначения проводников:

L — фазный проводник;

N (от англ. neutral) — рабочий нулевой (или нейтральный) проводник;

PE (от англ. protective earth) — защитный проводник, также его называют нулевой защитный проводник;

PEN (protective earth and neutral) — совмещенный проводник, который выполняет функции нулевого защитного и рабочего проводников.

В отечественных электросетях, которыми мы ежедневно пользуемся, используется глухозаземленная нейтраль. То есть на трансформаторной подстанции монтируется заземляющий контур, к нему крепится металлическая шина и к ней присоединяется нейтральный проводник. Это называется «система TN» (п. 1.7.3. ПУЭ). Но это общее название, система TN подразделяется на 3 других системы.

Нейтраль на этом рисунке глухозаземлена и здесь изображена система TN-S

Правилами и ГОСТами регламентируются следующие виды систем заземления:

TN-C (terra neutral — combined) — это система с глухозаземленной нейтралью, в которой функции защитного и рабочего проводника совмещены в PEN проводнике на всём её протяжении. К потребителю приходит 2 провода (фаза и ноль) при однофазном подключении и 4 провода при трёхфазном. Использование совмещенного защитного и рабочего проводника предполагает обеспечение защиты от поражения электрическим током посредством зануления корпусов электрооборудования.

Условная схема системы TN-C

Защита от поражения электрическим током обеспечивается посредством срабатывания автоматического выключателя при протекании токов короткого замыкания. Но это теоретически. Практически же, токи короткого замыкания не всегда приводят к срабатыванию автоматических выключателей, это связано с высоким сопротивлением цепи фаза-ноль, что является первой проблемой. Вторая проблема связана с тем, что в случае отгорания нуля на вводе корпуса занулённых электроприборов окажутся под напряжением.

Обрыв нуля в TN-C, красной штриховой линией условно показано откуда появляется на корпусе электроприбора

Из-за приведенной выше опасности от этой системы заземления отказались и перешли к TN-C-S.

TN-C-S — это система с глухозаземленной нейтралью, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания. У потребителя же совмещенный проводник разделяется на защитный (PE) и рабочий (N).

Условная схема системы TN-C-S

При этом на вводе у потребителя выполняется повторное заземление PEN-проводника и он разделяется на PE и N. После точки разделения PE и N проводники никогда и ни в какой части схемы не соединяются между собой. Здесь также защита обеспечивается тем, что должен отключиться автоматический выключатель в результате протекания тока КЗ.

Но в отличие от предыдущей системы, даже при обрыве нуля на вводе, на корпусах электроприборов не будет опасного потенциала, ведь у нас есть повторное заземления нуля на вводе. То есть заземление в этом случае и выполняет те функции для которых оно предназначено — снижение напряжения прикосновения до безопасного значения. И так как у нас уже есть контур заземления — обеспечиваются условия для корректного срабатывания УЗО и дифавтоматов в результате утечки тока через корпус, защитный проводник, заземлитель на землю.

В случае соприкосновения фазного проводника с корпусом электроприбора в системе TN-C-S и TN-S может сработать как автоматический выключатель так и УЗО.

TN-S — аналогично TN-C-S, только рабочий и защитный нулевые проводники разделены по всей длине. Фактически для её реализации необходимо в трансформаторной подстанции к заземляющей шине подключить еще один провод (PE). По безопасности эта система похожа на TN-C-S. Но её проблема в том, что для реализации нужна хоть и простая, но капитальная модернизация всей имеющейся электросети, а именно прокладка пятого провода по всем линиям электропередач, стоякам многоквартирных домов и так далее…

TT — система с глухозаземленной нейтралью, в которой открытые токопроводящие части электрооборудования не имеют электрического контакта с нейтралью трансформатора. Они заземляются при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника. В этом случае ноль на вводе выполняет только функции рабочего нуля, поэтому несправедливо его называть PEN-проводником.

Защитный проводник — здесь как нельзя правильнее назвать именно заземляющим (заземлением), поскольку он не связан с нулем. Защита обеспечивается только путем уменьшения напряжения прикосновения («стекания» фазы на землю). То есть автоматический выключатель как в предыдущих системах может и не сработать. В связи с этим в системе TT обязательна установка устройств дифференциальной защиты (УЗО или дифавтоматов), согласно п. 1.7.59. ПУЭ.

Согласно тому же пункту использование такой системы допустимо лишь в том случае, если не удаётся обеспечить электробезопасность в системах TN, например, при плохом состоянии воздушных линий. Поэтому относительно часто используется в частном секторе, деревенских домах и на дачах.

IT — система с изолированной нейтралью. Здесь заземление электроустановок осуществляется как в ТТ, но нейтраль источника питания не соединяется с землёй. В быту не встречается, поэтому рассматривать её в пределах этой статьи не имеет смысла.

Иллюстрация для сравнения отличий схем электроснабжения при различных системах заземления

Заключение

Сегодня домовладельцы при капитальном ремонте дома и электропроводки, так или иначе, сталкиваются с вопросами заземления и выбора системы. Практически во всех случаях единственным возможным решением будет использовать TN-C-S или TT, поскольку в нашей стране просто нет TN-S как вида, может быть, конечно, где-то её и можно встретить, но зачастую нет.

Алексей Бартош специально для etm_company

Источник: zen.yandex.ru

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» — комбинированный и раздельный.

  • T — заземление.
  • N — подключение к нейтрали.
  • I — изолирование.
  • C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
  • S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

  • N — функциональный «ноль»;
  • PE — защитный «ноль»;
  • PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Система заземления TN-C

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Система заземления TN-S

Система заземления TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

Система заземления TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» — ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

Система заземления TT

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Система заземления IT

Система заземления IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное — жизнь человека.

Источник: zandz.com

Условные обозначения

Для лучшего понимания материала, разберем принятые условные обозначения:

  • L1, L2, L3 — проводник, на который подключена фаза источника питания. В однофазных системах, обозначается буквой L.
  • N — рабочий нуль источника питания (нулевой проводник).
  • PE — защитный нуль: он же заземляющий проводник, соединенный с заземлителем.
  • PEN — проводник, совмещающий в себе рабочий и защитный нули.

TN-S

Самая безопасная система, это TN-S.

Система TNS3

Силовой кабель для соединения потребителя электроэнергии с источником питания, выполнен по пятижильной схеме: три фазы (L1, L2, L3), рабочий нуль (N) и рабочее заземление (PE). Объединение нуля и «земли» происходит на ближайшей подстанции. При аварийной ситуации, если рабочий нуль отгорит, корпуса электроустановок все равно остаются присоединенными к заземлению. Защита от поражения электротоком обеспечивается независимо от состояния нулевого провода. Соответственно, внутренняя разводка к потребителям выполняется трехжильным проводом (для однофазного подключения), либо тем же пятижильным (при наличии трехфазных электроустановок: например, электропечей или отопительных систем).

Система TNS4

На вводных щитках в каждом помещении, монтируются по две раздельные клеммные колодки: рабочий нуль и защитная земля.

Система TNS5

Причем после «земляной» колодки нельзя устанавливать коммутационные устройства: выключатели, защитные автоматы. По всей длине, заземляющий проводник от заземлителя до электроустановки, не должен иметь размыкающих устройств.

Вы спросите: «а как же розетка?» При извлечении из нее вилки, линия заземления действительно размыкается. Но при этом электроустановка полностью обесточивается, и перестает быть опасной.

TN-C

Системой заземления TN-S сегодня оборудуются все современные жилые и нежилые объекты. К сожалению, такая схема применяется только на объектах, введенных в строй не раньше, чем 15–20 лет назад. Подавляющее большинство жилого фонда, построенного во времена СССР, оборудованы системой TN-C. Это не значит, что все эти объекты построены с нарушениями СНиП. Просто в те времена, стандарты (включая ПУЭ) были иными.

В идеале, необходимо переоснастить все существующие сети до стандарта TN-S. Но это потребует огромных капиталовложений. К тому-же, прокладка дополнительных линий «земли» от питающих подстанций не всегда возможна технически. А значит, в некоторых местах придется менять всю сеть силовых кабелей.

Заземление TN-C не обеспечивает полной безопасности по следующей причине:

«Земля» и рабочий нуль представляют собой одну линию, которая расположена в силовом кабеле от источника питания, до потребителя. Заземлитель (контур заземления, физически соединенный с грунтом), расположен в непосредственной близости от питающей подстанции. Такой способ организации заземления называется глухозаземленной нейтралью. Силовой кабель состоит из четырех жил: три фазы (L1, L2, L3), и рабочий нуль, совмещенный с рабочим заземлением (PEN).

Система TNS6

Поскольку рабочий нуль находится под нагрузкой (через него протекает активный электрический ток), он находится в так называемой зоне риска. Нередки случаи, когда от перегрева этот проводник просто отгорал. Что происходит при этом с конечными потребителями, оставим за скобками — напряжение может скакнуть до 600 вольт. Главная опасность в том, что все электроустановки в этом случае теряют защитное заземление. Прикоснувшись к корпусу, на котором может оказаться потенциал фазы, человек гарантированно будет поражен электротоком. Особую опасность при такой аварии, представляет одновременное прикосновение к электроустановке, находящейся под напряжением, и металлическим конструкциям, имеющим физический контакт с грунтом: системы отопления, водопровода, арматура в стенах. Даже влажный цементный пол, соединенный с арматурой в стяжке, может стать причиной трагедии.

В многоквартирных домах, и других объектах, оборудованных системой TN-C, вообще отсутствует защитное заземление в привычном понимании. Все знают, как выглядят розетки советского образца: в них нет контактов заземления. Даже если владельцы производят замену на трех контактные современные розетки, клемма защитного заземления остается невостребованной: ее просто не к чему подключить.

По этой причине, на объектах, оснащенных заземлением TN-C, в помещениях с повышенной влажностью (санузлы, бани, прачечные), запрещено использовать незаземленные электроприборы. Если вы устанавливаете бойлер, или стиральную машину — подводить к ней заземление (или организовывать систему дополнительного уравнивания потенциалов) на основе рабочей нейтрали, запрещено!

Необходимо организовать заземлитель (полноценный контур, имеющий физический контакт с грунтом). Причем параметры такого заземлителя должны соответствовать требованиям Правил устройства электроустановок.

Металлический уголок длиной 50 см, забитый в палисадник у подъезда, заземлителем не является!

Затем в квартиру заводится заземляющий проводник (сечением не менее 2.5 мм², и не имеющий разъединителей на всей протяженности), который соединяется непосредственно с электроустановкой. Разумеется, необходимо установить щиток или клеммную колодку заземления, завести на нее розетки и корпуса опасных электроприборов.

TN-C-S

Для минимизации проблем со схемой TN-C, введена система заземления TN C S. Это некий компромисс, переходный вариант от старой C к современной S.

Как она устроена, и в чем отличие от TN-S?

В произвольном месте, глухозаземленная нейтраль объединяется с защитным заземлением. Точнее, от рабочего нуля выполняется ответвление. Как правило, такая точка организуется на входе силового кабеля в объект.

Система TNS7

На вводном щитке потребителя (обычно, это общий ввод на объекте: многоквартирный дом, офисное здание и прочее) имеются уже две шины: рабочий нуль, и защитное заземление. Далее к потребителям идут привычные и безопасные силовые кабели: трехжильный к однофазным электроустановкам, и пятижильный к трехфазным.

В каждый вводной щиток квартиры, или обособленного помещения внутри объекта, линии защитного заземления и нуля заходят уже в разделенном виде. Для конечного потребителя, система заземления по схеме TN-C-S выглядит, как обычная и безопасная TN-S. На самом деле, уровень безопасности далеко не 100%.

Почему система TN-C-S не обеспечивает полную защиту от поражения электротоком? Слабое место находится на участке от питающей подстанции до точки объединения нуля и защитного заземления. Если на пути от подстанции, где глухозаземленная нейтраль соединена с заземлителем, до вводного распределительного устройства на объекте, произойдет разрыв линии PEN, все потребители останутся без контура заземления.

Система TNS8

При проведении капитального ремонта на объектах жилого фонда советской постройки, обязательно организуется система заземления. Для экономии средств, выполняется она по схеме TN-C-S. В лучшем случае, при объединении линии PEN с вновь проложенной шиной защитного заземления, производится электрическое подключение к реальному контуру заземления. В большинстве домов присутствует основная система уравнивания потенциалов, имеющая надежный контакт с грунтом. Но зачастую, чтобы упростить себе задачу, бригады ремонтников просто устанавливают перемычку между новой шиной заземления и рабочей нейтралью, внутри вводного распределительного устройства.

Совет. При заключении договора с исполнителем работ по капитальному ремонту, необходимо заранее оговаривать вопрос заземления.

Как быть, если ваш дом подключен по системе TN-C, а до ближайшего капремонта еще много лет? Организовывать индивидуальное заземление в квартире, или объединяться хотя бы с соседями по подъезду. Иначе использование современных электроприборов (бойлеры, электрические духовки, стиральные машинки и пр.) станет источником повышенной опасности.

Есть горе мастера, немного разбирающиеся в электротехнике, но не понимающие ответственности за нарушение ПУЭ. Зачастую, вместо организации контура заземления по ГОСТу, шина защитного заземления соединяется с металлическими элементами инфраструктуры. В лучшем случае, со стояками холодной или горячей воды, в худшем — с системой отопления.

Действительно, при строительстве дома, эти трубы соединялись с контуром основной системы уравнивания потенциалов. Изначально был организован физический контакт с «землей». Но в процессе эксплуатации (особенно если вашему дому несколько десятков лет), целые участки трубопроводов заменены на полипропилен. Разумеется, ни о каком заземлении в этом случае не может быть и речи.

Организовав такое подключение, владелец квартиры пребывает в ложной уверенности, что у него с безопасностью полный порядок. Мало того, при появлении на корпусе электроустановки опасного потенциала (достаточно напряжения более 42 вольт), опасности подвергаются все соседи.

Вывод

Единственный безопасный способ — установить недалеко от подъезда контур заземления (согласно ПУЭ), и завести на объект надежный проводник.

Система TNS9

После чего, можно развести полноценное заземление по квартирам. Разумеется, лучше поручить эту работу квалифицированным специалистам.

Источник: ProFazu.ru



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.