Строго говоря, применять обозначение – “системы защитного заземления” не верно. По определению Правил Устройства Электроустановок ( ПУЭ 1.7.2. и 1.7.3.) буквенные обозначения TN, TT и IT употребляются для разделения систем электроустановок в отношении мер электробезопасности. В некоторых из этих систем, для соблюдения электробезопасности, применяется как заземление так и зануление. А в других только заземление.

Системы защитного заземления подразделяются на три вида TN, TT и IT. Система TN в свою очередь разделяется на TN-C, TN-C-S и TN-S

Буквенные обозначения, характеризующие системы защитного заземления

Первая буква – положение нулевой точки (нейтрали) источника питания (трансформатора, генератора) относительно земли

  •  T – Terra (лат. Земля) – Нейтраль заземляется.
  •  I – Isolation (англ. Изолированный) – Изолированная нулевая точка источника питания.

Вторая буква – положение открытых частей и корпусов электроприборов потребителя относительно земли

  • T – Корпуса электроприборов заземляются.
  • N – Корпуса приборов соединяются с нейтралью источника питания.

Следующие после N буквы в системе TN

  •  C  – Combined (англ. Объединенный) – Назначения нулевого рабочего N и нулевого защитного PE проводников объединены в одном проводнике PEN.
  •  S – Separated (англ. Отдельный ) – То есть нулевой рабочий N и нулевой защитный проводники разделяются.

Остальные буквенные обозначения

  •  N – Neutral (англ. Нейтральный, нулевой). Нейтраль ( Нулевая точка) источника питания или электроприёмника. Соответственно Нулевой рабочий проводник соединяется с этой точкой. В рабочем состоянии по нулевому рабочему проводнику протекает электрический ток.
  •  PE – Protective Earth (англ. Защитное заземление) – Защитный нулевой проводник, заземляющий проводник, проводник системы уравнивания потенциалов. PE проводник соединяет открытые части электрооборудования с землей. То есть корпуса электроприборов. А также возможные места по которым во время аварии может протекать электроток. В рабочем состоянии электрический ток по защитному нулевому проводнику не протекает. (Теоретически – в идеальном случае. Практически – протекает небольшой ток. Но намного меньший, чем по N проводнику.) Течение эл. тока по проводнику PE происходит в аварийной ситуации.
  •  PEN – Protective Earth and Neutral (англ. Защитное заземление и нейтраль). Функции нулевого рабочего N и нулевого защитного PE объединены в одном проводнике PEN. В рабочем состоянии по проводнику PEN протекает электрический ток.

Существуют три системы TN-C, TN-C-S и TN-S. Про каждую из этих систем можно сказать – это система TN. Безусловно, не существует четвертой отдельной системы TN.

Система TN своим буквенным обозначением T поясняет что нейтраль источника электроэнергии глухо заземлена. А корпуса электроприемников соединяются с нейтралью этого источника N. То есть зануляются. Различия в системах показаны с помощью последующих букв. Буквы означают, как именно занулены корпуса электроприемников. А также и другие их электропроводящие части.

ПЭУ  1.7.61. рекомендует при применении системы TN выполнять на вводе повторное заземление PE и PEN проводников. При вводе питания к потребителю с Воздушных Линий повторное заземление на вводе обязательно (ПУЭ 1.7.102).

Проводники PE и PEN не должны разрываться коммутирующими аппаратами – автоматическими выключателями, рубильниками и тому подобным (ПУЭ 1.7.145.). Это правило касается всех систем. Но только в системах TN, проводники PE и PEN приходят от ввода питающих потребителя проводников. В этом месте до счетчика часто устанавливается двух или четырехполюсный автомат или рубильник. Он не должен разрывать защитные проводники. Разрываться может только рабочий N проводник.

Во всех подсистемах системы TN применяется одновременно защитное зануление и защитное заземление. Наряду с защитными заземление и занулением обычно в системах TN используется защитное отключение.


Смысл применения систем TN

Суть применения всех систем TN в том, чтобы снизить потенциал на корпусе электрооборудовании. При аварийном прикосновении фазного проводника на зануленный и повторно заземленный корпус электрооборудования. Или другие металлические части этого оборудования. Разумеется, снижение потенциала на корпусе защищает человека, к нему прикосновшемуся, от поражения электротоком.

Одновременно со снижением потенциала происходит короткое замыкание. То есть к аварийному повышению тока. Повышение тока до больших величин приведет к отключению защитного автоматического выключателя. Или перегоранию предохранителя. Оборудование обесточится. И это защитит человека от удара электрическим током. Который бы мог произойти в результате прикосновения к оборудованию, находящемуся под напряжением.

 Именно систему TN-C в разговорном языке чаще всего называют занулением. Намного реже так говорят про системы  TN-C-S и TN-S, чаще их называют заземлением. На самом деле во всех этих системах осуществляются оба эти действия.

Буква C в системе TN-C говорит о том, что соединение корпусов и нейтрали происходит с помощью проводника PEN. Который объединяет в себе рабочую N и защитную функцию PE. То есть корпуса электроприборов зануляются.


Система заземления TN-C

На вводе, соблюдая рекомендации ПУЭ в пункте 1.7.61, делается дополнительное заземление PEN проводника.

Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях для системы TN-C (ПУЭ 1.7.80.). При необходимости применения такого УЗО проводник PE, соединенный с корпусом электрооборудования, подключается к PEN до УЗО.

Система TN-C применяется только в трехфазных сетях. Только на еще не реконструированных промышленных предприятиях. Или в многоэтажных зданиях, в том числе жилых. И только до ввода в квартиру. Однофазные электроприемники, включенные в такую систему, не зануляются и не заземляются.

Если нулевой проводник соединен с корпусом трехфазного промышленного станка, то это защитный PEN проводник. Синего цвета изоляция и желто-зеленая окраска в месте соединения. Однако этот же нулевой проводник может быть соединен с клеммой питания однофазного прибора. Тогда это рабочий N проводник для этого прибора. Изоляция синего цвета. Несомненно, он не должен иметь соединения с корпусом однофазного прибора.

Применение системы TN-C в  однофазных сетях и в быту запрещено (ПУЭ 7.1.13.). То есть квартиры и дома в системе TN-C не имеют защитного заземления. Обеспечить электробезопасность в однофазных и трехфазных сетях дома и квартиры с данной системой не возможно. Потому при реконструкции электросетей в домах старой постройки должен выполнятся переход на систему TN-C-S.


Система TN-C-S своим названием говорит о том, что нейтраль трансформатора заземлена. А корпуса электроприемников соединенны с нейтралью источника питания. Соединение нейтрали с корпусами оборудования происходит с помощью проводника PEN. Который на вводе к потребителю разделяется на N и PE.

Системы защитного заземления - Система заземления TN-C-S

Система TN-C не может применяться в однофазных сетях и бытовом секторе. Однако она, подвергаясь модификации, может быть превращена в систему TN-C-S. Это относительно недорогое преобразование. Поскольку не требует переделки всей системы электроснабжения. Разумеется не без недостатков.

Применение PEN проводника не допускается в цепях однофазного и постоянного тока. Кроме ответвлений от ВЛ (Воздушных Линий) до 1ооо вольт к однофазным потребителям электроэнергии (ПУЭ 1.7.132.). Из этого пункта правил можно сделать однозначный вывод:

Применение системы TN-C-S в квартирах, с разделением PEN в этажном щите, недопустимо.


Разделение должно производиться в трехфазной цепи распределительного щита на вводе в здание. Применять проводник PEN можно в частных домах, к которым питание приходит по опорам электропередач. Если ввод при TN-C-S с Воздушных Линий электропередачи, то делается обязательное повторное заземление защитного проводника (ПУЭ 1.7.102.).

Такая  система не может применяться в случае сильного износа электросетей. Поскольку появляется большая вероятность нарушения контакта нулевого проводника. Также она не может применяться, если жилы кабеля на вводе имеют менее 16мм² алюминия. А также менее 10мм² меди (ПУЭ 1.7.131.).

Разделение проводника PEN на проводники PE и N должно производится на вводе. То есть на главной заземляющей шине. После того как проводник PEN разделён, проводники PE и N нигде не должны соединяться обратно (ПУЭ 1.7.135.). Потому как в противном случае это будет система TN-C.

В системе TN-S нейтраль источника питания глухо заземлена. Безусловно, как и во всех системах защитного заземления типа TN. Корпуса оборудования соединяются с нейтралью источника питания (зануляются). Соединение производится с помощью отдельного проводника PE. То есть нуль рабочий N и нуль защитный PE разделяются уже на трансформаторной подстанции. Проводник PE дополнительно заземляется на вводе к потребителю. Причем при вводе с ВЛ обязательно. В остальных случаях рекомендательно.


Система заземления TN-S

Это наиболее дорогая в устройстве система, так как требует ещё один дополнительный проводник. В масштабах страны только одно количество меди на этот проводник будет выглядеть внушительно. Не считая затрат на труд, производство и различные дополнительные изменения. Однако все новые электросети должны строиться уже с системой TN-S.

Для потребителя – это самая удобная и безопасная система защитного заземления. Особенно в бытовых однофазных сетях. Не требует частого осмотра и обслуживания как другие системы TN. А также менее требовательна к качеству выполнения повторного заземления на вводе к потребителю.

Система TT представляет собой систему заземления. В этой системе нейтраль источника питания и корпуса приборов потребителя заземляются отдельно. То есть независимо друг от друга. Так что зануление в этой системе не применяется.

 

Система заземления TT

В быту такая система может использоваться, если по условиям электробезопасности систему TN применить нельзя (ПУЭ 1.7.59.).


При однофазном замыкании на заземленный корпус в системе TT токи короткого замыкания слишком малы. То есть автоматический выключатель может не сработать. Потому применять эту систему без УЗО или диффавтоматов запрещено ПУЭ в пункте 1.7.59. Однако это не отменяет обязательного применения автоматического выключателя. Он отключает подачу питания при замыкании фазы с нулем. А также в случае замыкания между разными фазами.

Источник: www.natrix-el.kz

Назначение и принцип работы ЗУ

Заземляющее устройство (ЗУ) — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников которые соединяют землю с электрическими приборами, машинами и электроустановками.

заземляющие устройства

Главная задача ЗУ – создание надежного соединения для отвода напряжения с элементов, которые могут попасть под высокое напряжение.

Причиной тому чаще всего служат:

  • молния;
  • вынос потенциалов;
  • вторичная индукция из-за влияния близко находящихся токоведущих частей.

Роль земли может выполнять грунт или вода в крупных водоемах и реках, каменноугольные выработки, и иные природные или рукотворные объекты с похожими свойствами.

Разделяют три вида заземления:

  • рабочее зазмеление необходимо для нормального функционирования прибора или установки, которое пропускает через себя рабочий ток, составляющий часть тока в фазе трехфазной системы или в одном из полюсов постоянного тока;
  • зануление заземление — нейтраль трехфазного генератора или трансформатора заземлена и от нее проложен нулевой провод, выполняющий одновременно функции рабочего и защитного зануления;
  • заземление безопасности — главной задачей является уменьшение шагового напряжения и обеспечение электробезопасности. Это осуществляется путем снижения сопротивления каждого отдельного заземлителя и равномерным распределением потенциала по всей площади;

В трехфазных сетях с напряжением менее 1000 Вольт при наличии изоляции нейтрали в обязательном порядке требуется защитное заземление, и независимо от режима изоляции в сетях от 1000 Вольт.

Виды ЗУ

В качестве заземляющего устройства может использоваться объекты естественного происхождения либо искусственные заземлители.

К первым относятся:

  • конструкции домов и помещений, осуществляющие соединение с землей;
  • фундаменты из железобетона — при наличии вокруг влажных грунтов (глинистые, суглинки и др.);
  • подземные трубы различных систем, кроме теплотрасс и слущащих для транспортировки горючих материалов;
  • оболочки кабеля из свинца.

Следует учитывать, что значение R (сопротивление) у естественных заземлителей можно узнать только путем проведения контрольных замеров, и если естественные элементы заземления будут иметь приемлемые показатели сопротивления, то конструировать что-то еще не нужно будет.

В качестве искусственных заземляющих устройств применяются элементы представляющие собой:

  • стальные трубы от 3 см в диаметре и от 2 метров длинной;
  • стальные полосы или угловая сталь не тоньше 0,4 см и длинной от 2 метров;
  • длинные (до 10 м) стальные прутья диаметром от 1 см;
  • обрезки труб из стали, рельс;
  • металлические цепи, тросы.

Выбирая размеры электрода, обязательно учитывайте:

  • значение сопротивления заземлителя при наименьшей массе — уровень сопротивления зависит в основном от длины электрода, и в наименьшей степени от его поперечного сечения; 
  • механическую устойчивость к подземной коррозии — показатель устойчивости к коррозии зависит от толщины и площади соприкосновения с грунтом.

Имея одинаковые сечения, в качестве более долговечных электродов служат круглые стержни. Для предотвращения коррозии в агрессивных щелочных и кислых почвах, используют медные, омедненные или оцинкованные материалы. На любых типах почв нельзя использовать алюминий, из-за окисления и последующей изоляции его поверхности.

Монтируют вертикальные электроды таким образом, чтобы верхний конец находился около поверхности грунта или глубже на 50-80 см — данный вариант обеспечивает более стабильную и эффективную защиту из-за небольших изменений удельного сопротивления грунта в разные периоды. Если одного электрода недостаточно для достижения необходимых технических параметров сопротивления растеканию, тогда устанавливают несколько электродов подряд или по периметру. Лучшую прочность во время углубления показывают трубы и уголки.

Вертикальные элементы чаще всего соединяются стальными стержнями, приваренными к верхним концам, реже с помощью пластин или колец.

Технические параметры устройств заземления в различных видах электрических установок

От 1000 Вольт при больших токах замыкания

В этом случае для наибольшего сопротивления заземляющих устройств требуется менее 0,5 Ом, однако этим не обеспечивается достаточное напряжение касания и шага токозамыкания 1-2 кА. Поэтому дополнительно выполняются следующие действия:

  • должно быть быстрое отключение на случай замыкания в землю;
  • выравниваются потенциалы по периметру территории местонахождения установки и в ее пределах. Для этого по всей площади от 50 см глубиной закладывают сетку, состоящую из проводников выравнивания для равномерного растекания тока. Продольные части укладываются параллельно осей электрооборудования на дистанции 80 — 100 см от его основания либо фундамента. Затем укладывают поперечные детали и шаг соединения до 6 м. Крайние части сетки, через которые уходит большое количество тока, укладывают глубже на 30-50 см.
  • Такое же выравнивание осуществляют рядом с входами на территорию электрической установки укладкой дополнительно нескольких полос с их постепенным заглублением — расстояние от заземлителя 100 и 200 см соответственно, а глубина закладки 100 и 150 см.
  • Дистанция от периметра контура до ограждения должно превышать 3 м, тогда ограждение можно не заземлять. Подходы, входы и въезды есть смысл делать в виде асфальтовых или гравийных покрытий, из-за их малой проводимости.
  • Чтобы избежать выноса за границы местонахождения потенциала, разрешается присоединять приемники вне территории установки к трансформаторам смонтированным в нее можно лишь при условии изоляции их нейтрали.

Больше 1000 Вольт при небольших токах замыкания

Когда проводится значение R для таких установок, требуется менее 10 Ом. Рассчитать его можно с помощью формулы:

формула

В качестве расчетного используется:

  • показатель тока сработки релейной защиты обязательно гарантирующей обесточивание замыкания на землю;
  • емкость предохранителей.

Необходимо превышение в 1,5 и 3 раза минимального эксплуатационного тока замыкания соответственно над уровнем срабатывания реле или номинальным током предохранителей.

До 1000 Вольт — нейтральный проводник заглушен в землю

Уровень сопротивления заземляющих устройств менее 4 Ом. Когда общая мощность источников и преобразователей напряжения не доходит больше 100 кВА, тогда достаточно уровеня менее 10 Ом.

cistema_uravnivaniya_potencialov_система_.jpg

Заземляемые детали делаются надежно связанными с проводниками заземления или нуля источника электричества.

На воздушных линиях этот контакт делается специально прокладываемым параллельно фазам проводом. В этом случае необходимо сделать повтор заземления нуля с интервалом 250 м, и обязательно в конечной точке линии. Для каждого повтора R меньше 10 Ом.

Если мощность всех источников и трансформаторов в сумме меньше 100 кВА, и для этой сети разрешено R главного ЗУ 10 Ом, то для повторных этот показатель необходим менее 30 Ом в количестве больше двух.

До 1000 Вольт — нейтраль в изоляции

Как в предыдущем пункте, требуется получить уровень R заземляющих устройств менее 4 Ом. Когда же сумма мощности генераторов и преобразователей до 100 кВА, показатель нужен меньше 10 Ом.

Наибольшее значение при касании может быть до 40 В. Из-за этого электробезопасность частей, которые могут оказаться под напряжением в таких сетях значительно выше.

« вернуться

Источник: www.KabelMontazh.ru

Суть заземления

Для чего нужно заземление, если и без него всё прекрасно работает? Более того, в нормальном режиме по проводу защитного заземления ток вообще не протекает.

Тут ключевое слово – “защитное”. Кого и от чего защищает заземление? Оно защищает человеческие тела от воздействия электрического тока. А от чего защищает – от того, чтобы опасное напряжение ни в коем случае не появилось на теле человека, и через человека не пошёл ток.

Представим ситуацию. Есть некий электрический прибор, например утюг. Утюг подключается через вот такую вилку.

Читатели постарше отлично помнят такие, они постоянно раскручивались, а прикрутить к ним гибкий провод было мучением.

Корпус утюга частично металлический. Что будет, если вдруг фаза попадет на корпус? В принципе ничего, утюг даже может продолжать работать. Но его корпус будет находиться под потенциалом 220В относительно земли. А поскольку все мы ходим по земле, то притронувшись к металлическому корпусу такого утюга, через нас пойдёт ток.

А дальше – как повезёт. Если кожа и пол сухие – просто немного дёрнет…

Но если  корпус утюга будет заземлён, то когда фазный провод попадёт на корпус, он соединится с заземлением, и уйдёт в землю. При этом произойдёт фактически короткое замыкание, и выбьет защитный автомат данной линии. А корпус как был под нулевым потенциалом, так и останется.

Иными словами, если фаза вдруг попадёт на корпус прибора, это уже не проблема человека. Это проблема самого прибора и защитного автомата, который должен отключить этот прибор от фазного провода.

Почему защитный автомат отключится? Если фазный провод попадает на защитный (заземляющий) проводник,  это равносильно короткому замыканию, то есть максимально возможному току в схеме. И автомат сработает по электромагнитной защите.

Напоминаю, что есть время-токовая характеристика автоматического выключателя, и при КЗ автомат будет работать в правой зоне характеристики, где время отключения стремится к нулю. Подробнее – в моей статье про выбор защитного автомата.

То есть, ток в проводе защитного заземления течёт только в момент аварии, в остальное время он бесполезен. Поэтому раньше на нём экономили, и использовали двухпроводную систему питания, в которой есть только ноль и фаза.

 

 Обозначения и перевод названий систем заземления

Существуют TN, TT и IT системы заземления. Система TN, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Первая буква говорит о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя.

Буквы эти взялись из французского, и означают: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также из английского: «Combined» и «Separated» – комбинированный и раздельный.

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

Также в схемах систем заземления используются следующие обозначения:

  • L – Line, Линия, на которой действует фазное напряжение по отношению к нулевому проводу.
  • N – Neutral, рабочий ноль, по которому протекает рабочий ток, равный току в проводе L (для однофазных систем).
  • PE – Protect Earth, защитная земля, провод защитного заземления.
  • PEN – совмещенный рабочий и защитный нулевой проводник.

 

Краткое описание работы систем заземления

Системы заземления отличаются прежде всего безопасностью. То есть, сколько шансов выжить даёт человеку такая система после того, как на корпусе появилась фаза.

Возникает путаница в терминологией – одну и ту же систему называю и занулением, и заземлением. Википедия предлагает системы TN называть занулением на том основании, что в них заземляющий проводник PEN соединен с нулевым (нейтральным) проводом источника питания. А уже этот провод в трансформаторе – заземлён. Заземляется для того, чтобы не было перекоса фаз.

Подробнее о перекосе фаз, чем он опасен, и как с ним бороться – в другой моей статье.

ПУЭ, Библия электрика, говорит, о том же самом, как о системах заземления.

Скачать ПУЭ у меня можно здесь, в разных вариантах.

Разница между этими понятиями, по моему мнению, очень зыбкая. По-моему, заземление нужно для поддержания напряжения на уровне потенциала земли на проводе PE и на всех нетоковедущих частях электроустановки, к которым он подключен. А зануление нужно для создания тока короткого замыкания при замыкании фазы на тех же частях электроустановки. В итоге, эффект может быть один – заземленные или зануленные части никогда не окажутся под фазным напряжением, и при этом должен сработать защитный автомат. Это если коротко и своими словами.

Вообще, заземление это более широкое понятие, чем зануление.

Можно сказать, система защиты безопасна настолько, насколько эта точка приближена к источнику напряжения. И опять же, что можно считать потребителем – электрочайник, квартиру, многоэтажный дом, или район города?

Ну а если фаза “прорвётся” на корпус – её должен уничтожить защитный автомат со 100% вероятностью.

Тут важными считаю две вещи:

  1. Весь металл, который не под фазой, должен быть под одним и тем же потенциалом. И желательно, чтобы этот потенциал был равен потенциалу земли. Это – “самый нулевой” потенциал.
  2. Опасное – недоступно. Доступное – безопасно. Бывает, смотришь в квартирные советские щитки или РП и волосы шевелятся.

И ещё, в который раз повторюсь. Всегда рассматривается вероятность обрыва нулевого рабочего проводника. Дело в том, что при таком обрыве на всей схеме прибора, вплоть до точки обрыва нуля, присутствует фазное напряжение.

Подробно пишу об этом в статье про обрыв нуля в однофазной и трехфазной цепях.

В случае прикосновения ток проходит через нагрузку и через тело человека. Не смотря на сопротивление нагрузки, этот ток остается таким же опасным, как и при прикосновении к фазному проводу. Ведь сопротивление нагрузки (например, электробытового прибора) всегда гораздо меньше сопротивления тела человека.

 

 

Схемы систем заземления

Система TN-C

TN-C – старая, советская система, когда земля просто бралась из нуля непосредственно в самой электроустановке.

 

Что мы видим на этой схеме? Первое и самое главное. Нейтральная точка генератора или трансформатора подключена к земле (глухо заземлена). Поэтому нейтральная точка трансформатора имеет потенциал земли. А поскольку человек имеет тоже потенциал земли, между телом и нейтральным проводником – нулевая разность потенциалов, и прикосновение к нему безопасно.

Однако, не всё так просто. Повторюсь, что вследствие перекоса фаз, а также падения напряжения на проводе PEN, на нём может присутствовать напряжение, отличное от нулевого. Поэтому провод PEN принудительно “притягивают” к земляному потенциалу через некоторые промежутки по ходу линии.

Земля (то, из чего состоит наша планета) – универсальный и абсолютный ноль по потенциалу. Но если человеку придать потенциал фазного провода, то прикосновение к земле будет смертельно. В то же время, прикосновение к проводу, на котором тот же потенциал, будет безопасным.

Видел документальный фильм, как человек спокойно спускается с вертолета на провод высоковольтной линии и работает там.

В общем всё относительно. Можно упасть с 5-этажного дома насмерть. А можно вообще не повредиться, упав с того же дома. С первой ступеньки первого этажа)

Система TN-C в настоящее время официально запрещена, и может использоваться только в трехфазных системах, где отсутствует перекос фаз, и ток по проводнику PEN (нулевой, он же защитный) в нормальном режиме не протекает. В результате, на этом проводе (а значит, и на корпусе прибора) будет потенциал нуля.

Однако, в старом жилом фонде используется повсеместно из-за своей дешевизны. Дешевизна системы TN-C – это её единственный плюс. Ведь сечение защитного провода PE в однофазной сети должно быть равно сечению фазного провода. А это – удорожание всей электропроводки минимум на треть.

Вообще говоря, в этой системе заземление напрочь отсутствует, и я не совсем понимаю, почему “это” называют системой заземления. Разве что, можно ноль кинуть на корпус, и прибор будет “типа” заземлён.

Да и раньше, когда всю проводку делали по этой системе, практически и не существовало домашних приборов, требующих заземления.

Первыми “ласточками” были стиральные машины, которые бились током. В лучшем случае к ним тянули провод от корпуса подъездного щитка, в худшем – цепляли корпус машины на трубу водопровода или к нулевому проводу.

Нужный эффект, конечно, достигается, но шансы попасть под фазное напряжение значительно возрастают. Основная опасность приходит от того, что возможен обрыв нулевого провода, и тогда все “зануленные” приборы, и также приборы, имеющие импульсные блоки питания, получат на корпусах потенциал фазы.

Как же защититься от поражения электрическим током в системе TN-C? Тут вспоминается УЗО (Устройство Защитного Отключения). Представим – человек коснулся фазного провода. Ток раздваивается – часть (надеюсь, бОльшая) уходит в нулевой проводник, а часть – через тело человека на корпус. Налицо дифференциальная разница (сорри, тавтология) в токах по фазе и нулю, на которую должно сработать УЗО.

Однако, ПУЭ прямо говорит – в системе TN-C применение УЗО запрещено. Почему?

Причина в том, что в данном случае может произойти то, о чем я писал выше. УЗО – это коммутационный аппарат, в котором может по какой-то причине нарушиться контакт PEN – проводника, и под фазное напряжение попадёт весь потребитель. В том числе и корпуса, если они занулены, а именно так и делается “заземление” в системе TN-C.

ПУЭ также говорит, что защитный проводник (в данном случае – PEN) ни при каких условиях не должен разрываться, и должен быть всегда подключен к заземляемому устройству.

Поэтому УЗО можно (и нужно!) применять во всех системах, кроме TN-C.

Вот хороший рисунок, иллюстрирующий ситуацию:

Я вас так напугал, что по любому возникнет вопрос – как теперь с этим жить?

Отвечаю. Для ухода от этой “нехорошей” системы применяют разделение проводника PEN на N и PE. Причем, это нужно делать как можно дальше от потребителя, и как можно ближе к источнику напряжения.

Таким образом, мы перейдём на гораздо более безопасную систему – TN-C-S, о которой я расскажу чуть ниже.

На практике совмещенный проводник PEN заземляют (повторное заземление) на вводе в здание, и там же разделяют на нейтральный N и защитный PE, которые далее НИГДЕ не должны соединяться.

Другой вариант – переход к системе ТТ, в которой защитный проводник PE делается на основе контура заземления, и нигде не подключен к приходящему PEN. В данном случае PEN превращается в N, поскольку защитный ток ни к коем случает по нему течь не будет.

Заземление в квартире с проводкой TN-C

В квартирах ноль и землю разделять сложнее. По этому поводу постоянно ведутся жаркие споры среди электриков.

Я думаю, что тут есть два приемлемых варианта.

1. Ноль оставить как есть, а провод PE взять с магистрального PEN проводника. Пусть не с самого проводника, а с места, куда он подсоединяется к корпусу этажного щитка. Главное, чтобы наши N и PE были подключены в разных точках. PE – на корпусе, N – на изолированной от корпуса шине, на которую ноли приходит после вводного рубильника или автомата (если они есть) и счетчика. Кстати, так и делали в советские времена при подключении в квартирах электропечей.

2. Провести трехпроводную систему (L, N, PE), но PE никуда не подключать. В результате мы не вносим изменения в этажный щиток (кстати, это запрещено!), а все нетоковедущие части электроприборов, металлических конструкций, труб и т.д. мы подключаем к этому проводнику. И в пределах квартиры у нас благодать! Только важное замечание – на группы розеток должны стоять УЗО на случай попадания фазы на корпус в пределах квартиры.

Всё, теперь по-быстрому пробежимся по другим системам, там всё проще.

Система TN-S

В названии буква третья S. Это значит, что проводники N и PE разделены (Separated) на всём протяжении от подстанции до потребителя.

Эта система заземления наиболее безопасна и предпочтительна, однако применяется только в самых новых электроустановках. Ну а в основном в реалити сейчас применяют систему TN-C-S. То есть старую систему стараются приблизить к новой, отдаляя точку подключения N и PE от потребителя и приближая к источнику питания.

 

Система TN-С-S

Последние буквы в названии означают, что проводники N и PE после подстанции соединены (Connected) в один провод PEN, а потом, на вводе в здание, разделены.

При попадании фазы на корпус должен сработать защитный автомат по КЗ. При касании токоведущих частей должен сработать УЗО.

 

Система TT

Terra – Terra. Я уже писал в статье про эту систему, в ней заземляющий провод PE подключается к контуру заземления, и больше никуда. Применяется в основном в частных домах и временных постройках и электроустановках.

Всё замечательно, если также применяются УЗО от прикосновения к токонесущим частям и защитные автоматы от КЗ.

Но есть один минус. Если в других системах своё заземление делать не обязательно, понадеявшись на заземление на подстанции или на столбах, то в данном случае его придётся делать. И делать очень качественно, чтобы в случае замыкания КЗ на землю ток короткого замыкания был достаточен для срабатывания автомата защиты.

То есть возможен вариант, когда при КЗ на корпус потенциал корпуса останется близким к нулю, всё замечательно. Но при этом автомат защиты не выбьет, хотя через него (и через проводку дома) будет идти ток, близкий к максимальному! И проблема может подкрасться с другой стороны…

 

Система IT

Напоследок расскажу про специфическую систему заземления IT. Во всех других системах используются источники питания (трансформаторы) с глухозаземленной нейтралью. Иначе говоря, нулевой проводник на стороне источника заземлён.

Однако, в системе IT источник питания полностью изолирован от земли – и ноль, и (естественно)) фаза.

В результате по отношению к земле потенциал отсутствует. И при замыкании на землю ничего не произойдёт, ведь ток не потечёт, либо будет пренебрежимо мал.

Я встречал такие системы для питания управляющих цепей в серьезном промышленном оборудовании. Ещё эта система применяется в переносных генераторах и других источниках питания, а также в медицинских учреждениях. Если один из выводов такого источника не заземлить и подключить к нагрузке, он будет работать по системе IT.

Подробнее я писал об этом в статье про подключение генератора Хутер.

Минус такой системы – при замыкании на землю она превратится в TN-C-S с плохим монтажом, и об этом даже можно не узнать, если не проконтролировать. И станет опасной.

 

Источник: SamElectric.ru

Заземляющее устройство

Система заземления представляет собой совокупность заземляющего контура и проводников, позволяющих безопасно отвести ток в грунт. Существует два типа заземлителей — естественные и искусственные. Естественные заземлители представляют собой металлические конструкции, основное предназначение которых не связано с обеспечением электробезопасности. Согласно ПУЭ, к естественным заземлителям относятся:

  1. Каркасы сооружений (из железобетона или чистого металла), имеющие контакт с почвой.
  2. Водопроводные трубы, находящиеся под землей. Запрещено использовать для заземления нефте- и газопроводы, а также любые другие трубопроводы, предназначенные для транспортировки горючих веществ.
  3. Опоры ЛЭП.
  4. Нетоковедущие железнодорожные пути (только при условии наличия сварных соединений между рельсами).

Опоры линии электропередачи являются естественным заземлителем

Искусственный заземлитель — это конструкция, сооруженная специально для защиты от тока. В качестве искусственных заземляющих устройств используют:

  • неокрашенные металлические пруты (минимальный диаметр — 10 миллиметров);
  • стальной уголок (толщиной от 4 миллиметров);
  • листы стали (толщина — от 4 миллиметров и сечение в разрезе — свыше 48 квадратных миллиметров).

Для сооружения искусственных заземлительных систем пруты закапывают или вбивают в почву. Длина электрода не должна быть меньше 2,5 метров. После установки проводников в землю, их сваривают между собой. Надземная часть заземлительного контура должна находиться на определенном расстоянии от земли (не менее 50 сантиметров).

Обратите внимание! Согласно требованиям Правил устройства электроустановок, контур должен иметь, по крайней мере, два соединения с проводниками.

По предназначению оборудование принято делить на две разновидности — защитную и рабочую. Защитные заземлительные устройства обеспечивают безопасность жильцов или персонала и предотвращают риск поражения тока из-за случайного касания корпуса электрической установки.

Схема устройства искусственного заземлителя для защиты электроустановок

Защитное заземление обустраивается для:

  • всего электрооборудования и машин, не установленных на глухозаземленных опорах;
  • электрических шкафов, металлических коробов распредщитов;
  • трубопроводов с силовыми кабелями;
  • оплеток силовых кабелей.

Рабочие заземлительные устройства применяют в случаях, когда, несмотря на повреждение изоляционного слоя и последовавшего за этим пробоя на корпус, необходима бесперебойная работа оборудования. К примеру, рабочим заземлением оснащают нули трансформаторов и электрогенераторов. Также рабочим считается заземление молниеотводов.

Обратите внимание! По нормативам ПУЭ заземление электрических сетей с номиналом напряжения 42 вольта (при переменном токе) или 110 вольт (при постоянном токе) осуществляется в обязательном порядке.

Маркировка заземлительных систем

Заземлительные устройства отличаются схемой соединения и количеством проводников. Выделяют такие системы:

  • TN-C;
  • TN-C-S;
  • TT;
  • IT.

В названии заземления первая буква указывает на разновидность источника питания:

  • T — нейтраль источника электропитания стыкуется с грунтом;
  • I — токоведущие элементы не контактируют с землей.

Маркировка элементов систем заземления

Вторая буква информирует о способе заземления открытых токопроводящих элементов электрической установки:

  • N — прямой контакт с местом заземления источника питания;
  • T — непосредственная связь с грунтом.

Буквы после дефиса сообщают информацию о методе обустройства защитного проводника (PE) и нуля:

  • C — задачи проводников выполняются одним проводником PEN;
  • S — функции проводников выполняются несколькими проводящими устройствами.

Система заземления TN-C

Заземление электроустановок типа TN-C применяется в трехфазных четырехпроводных и однофазных двухпроводных электросетях. Чаще всего подобные заземлительные системы встречаются в сооружениях старой постройки. Преимущества TN-С состоят в простоте и доступности системы. Однако уровень безопасности системы оставляет желать лучшего. Поэтому в современных зданиях TN-C не используется.

Заземление электроустановок по схеме TN-C

Система заземления TN-C-S

Защитное заземление электроустановок TN-C-S чаще всего применяется при проведении реконструкций старых электросетей с объединенными рабочими и защитными проводниками на вводе. Таким образом, чтобы установить в здании систему TN-C-S, в нем должно существовать более старое заземление — TN-C-S. Усовершенствованная система также отличается простотой установки и эксплуатации, но при этом более надежна.

Система заземления TN-S

В TN-S рабочие и нулевые проводники располагаются по отдельности. При этом нуль (PE) объединяет все токоведущие элементы электрической установки. Во избежание повторного заземления обустраивают трансформаторную подстанцию с основным заземлением. Достоинствами TN-S считаются небольшая длина проводника от кабельного входа в установку до системы заземления, а также низкая вероятность электромагнитных помех.

Система заземления TT

Данный тип заземления характерен тем, что все токоведущие компоненты имеют непосредственный контакт с землей. При этом заземлители установки электрически не связаны с заземлителем нейтрали электроподстанции.

Система заземления IT

Характерная особенность заземления IT — изолированность нейтрали от грунта или ее заземления через элементы с высоким сопротивлением. В результате такого решения удается значительно уменьшить воздействие тока утечки на корпус. IT применяют в строениях, работающих в условиях жестких требований по электробезопасности.

Схема устройства заземления IT

Правила заземления электродвигателя

По установленным нормативам электрические двигатели подлежат обязательному заземлению. Данное требование не распространяется на ситуации, когда корпус электродвигателя смонтирован на металлической основе, имеющей контакт с грунтом через металлические элементы или заземляющий проводник. Во всех других ситуациях корпус двигателя соединяют проводником с заземлительным контуром.

Все электрические устройства должны иметь выделенные соединения с контуром заземления. Последовательное объединение двигателей с контуром не допускается, поскольку при нарушении любого из соединений вся цепь потеряет функциональность.

Чтобы правильно установить защитный заземлитель, понадобится дополнительный заземляющий элемент в силовом кабеле. Один конец проводника присоединяют к клеммной коробке электрического двигателя, а второй — к корпусу шкафа, где находится блок управления электроустановкой.

Обратите внимание! Прежде чем выполнять подключение, необходимо соединить с грунтом электрошкаф.

При пробое между проводником заземления и токопроводом возникает короткое замыкание, в результате чего размыкается защитное или коммутирующее устройство.

Сечение проводника для заземления должно соответствовать нормативам, указанным в ПУЭ (приведены в таблице ниже).

Таблица для выбора сечения проводника для заземления

Заземление сварочных аппаратов

Кроме корпуса сварочного аппарата заземлению подлежит один из выводов вторичной обмотки оборудования (ко второму подключается держатель электродов). Заземляемый вывод вторичной обмотки обозначают графически и оснащают стационарным выведенным фиксатором (для надежной стыковки с заземлителем).

Уровень переходного сопротивления заземлительного контура не должен быть выше 10 Ом. Если нужно поднять электропроводимость контура, контактную площадь делают больше стандартной.

Как и в случае с другими электроустановками, последовательное объединение сварочного оборудования не разрешается. Каждый аппарат должен иметь выделенное соединение с магистралью заземления здания.

Схема заземления сварочного аппарата

Правила расчета

Заземление электроустановок должно осуществляться после предварительных расчетов. Планирование позволяет установить характеристики контура, в том числе его разновидность, геометрическую форму, площадь, размеры, количество электродов и дистанцию между ними. Все указанные данные, в совокупности с показателем токопроводимости земли, имеют непосредственное влияние на общее сопротивление системы.

Особое значение при проведении расчетов имеет удельное сопротивление грунта. Также при осуществлении расчетов учитывают сезонный фактор, делая на это соответствующие поправки.

Правила для переносных установок

В некоторых ситуациях допускается отказ от местного заземлителя для электрооборудования, оснащенного автономными источниками питания с нейтралью, не вступающей в контакт с грунтом. Обычно переносное заземление используется для защиты установок, не питающих другое оборудование. При этом источники питания должны иметь собственные заземлители, а все элементы установки — стыковаться с корпусом источника электропитания.

Работы по заземлению мобильных электрических установок выполняют в соответствии с требованиями к напряжению или сопротивлению. Показатель сопротивления не должен превышать 25 Ом. Устройства с автономными источниками электропитания и изолированными нейтралями всегда контролируются по уровню сопротивления изоляции. Кроме того, нужно обеспечить постоянный доступ для проведения проверок работоспособности изоляции.

Заземление для переносных электроустановок

Переносные заземлительные установки монтируются во время перерывов в работе электрооборудования. Установка защиты начинается только после отключения напряжения в электросети. Заземление устанавливается на все отключенные фазы. Причем установка осуществляется со всех сторон, откуда подается напряжение.

К монтажу переносных систем в электрических установках с напряжением свыше 1000 вольт допускаются исключительно специалисты, обладающими группой электробезопасности не меньше четвертой. Для установок с напряжением менее 1000 вольт необходима третья или выше группа электробезопасности.

Обратите внимание! Нельзя задействовать в качестве заземляющих устройств элементы, непредназначенные для этой цели. Также недопустимы скрутки.

Заземление электроустановок на предприятиях

На производстве нередко возникают ситуации, когда напряжение в корпусе вышедшего из строя оборудования отмечается не только между открытыми участками агрегата и грунтом, но и между корпусами разных устройств. Также напряжение фиксируют между корпусом оборудования и различными элементами сооружения, трубами и другими металлическими частями.

Для защиты оборудования используются обширные системы, включающие и связывающие между собой элементы установок, способные производить ток, а также металлические элементы технологических устройств и всего сооружения в целом. Задача проводимых мероприятий состоит в выравнивании потенциалов всех элементов цехов. В результате все заземляемые станки на предприятии входят в единую систему.

Заземление промышленных электроустановок

Защита необязательна для приборов с номинальным напряжением до 42 вольт переменного тока и до 100 вольт постоянного.

Технология заземления

Предпочтение при организации защиты отдается естественным заземлителям. Не допускается использование алюминия (кабельные оболочки, неизолированные провода), поскольку этот материал подвергается окислению в грунте, а окись — отличный изолятор.

Если нет естественных заземлительных элементов, изготавливают искусственные. Электроды (прутки, полосы, уголки или трубы) устанавливают по вертикали в грунт на глубину 2,5–3 метра. Причем верхний конец штыря должен быть выше уровня земли на 60–70 сантиметров. Установленные штыри соединяют между собой стальной полоской (толщина не меньше 4 миллиметров).

Электрод должен соответствовать определенным параметрам:

  • диаметр трубы — 30–50 мм и толщина стенок — 3,5 мм;
  • диаметр стержня — 10–123 мм;
  • толщина угловой стали — от 4 мм.

Альтернатива вертикальному заземлению — горизонтальное. Однако такое решение требует больших ресурсов рабочего пространства. Горизонтальные полосы кладут на ребро в заранее выкопанную траншею (глубина ее составляет от 60 до 70 сантиметров).

Если систему устанавливают в агрессивной среде (кислые или щелочные почвы), в качестве конструкционного материала выбирают медь или оцинковку.

Строительство заземляющего устройства подстанции

 

В помещениях проводку для заземления прокладывают в виде магистралей. Ее располагают таким образом, чтобы она была доступна для контроля, но при этом защищена от повреждений механического характера. Если в помещении происходит выделение едких газов, проводку прокладывают по стенам с использованием скоб.

Соединение проводников с корпусами и кожухами электрооборудования осуществляется сваркой или болтами. Все контакты зачищают и покрывают лаком.

Проверка заземляющих устройств

Чтобы поддерживать заземляющие устройства в надлежащем техническом состоянии, необходимы регулярные проверки оборудования. В перечень проверочных мероприятий входят следующие действия:

  1. Внешний осмотр наземной части оборудования.
  2. Тестирование наличия электроцепи между заземляющим устройствам и подзащитными компонентами.
  3. Замер сопротивления контура.
  4. Мониторинг пробивных трансформаторных предохранителей.
  5. Тестирование надежности соединений с естественными заземлительными устройствами.
  6. Замеры сопротивления петли фаза–ноль.
  7. Измерение удельного сопротивления земли для опор линий электропередачи, если напряжение превышает 1 кВт.
  8. Вскрытие почвы в отдельных местах для визуального контроля за элементами системы.

Проверка присутствия электроцепи между заземлением и защищаемым электрооборудованием осуществляется для подтверждения непрерывности и надежности системы. В ней недопустимы обрывы или некачественные контакты. В простых сетях (без больших разветвлений) сопротивление переходных контактов замеряют непосредственно между защитным и защищаемым элементом системы. Для сложных сетей используется другая тактика: вначале делается замер между заземлителем и отдельными частями магистрали, а уже затем — между участками и заземленными элементами.

Для измерений используют специальный аппарат — омметр (например, М-372). Также применяют измерительные мосты (типы приборов — УМВ, МMB, MBУ) или измерительное устройство типа МC-08. Непосредственно замеры сопротивления заземляющего контура выполняют измерителями М-416б ИСЗ-01, МС-08, М-1103.

Чтобы защитить электросети (до 1 кВт) с отведенной от земли нейтралью от перенапряжений, трансформаторы оснащают пробивными предохранителями. Надежность функционирования предохранителей зависит от правильности сборки и регулярного контроля за их техническим состоянием. В связи с этим проверка предохранителей проводится как при пусковых работах, так и при ремонте оборудования или перестановке данных устройств. Также предохранители проверяются при наличии предположения об их возможном срабатывании.

В случае повреждения участка и если показатель тока однофазного замыкания 1К соответствует следующему ниже условию, сеть отключается.

Формула расчета тока замыкания

Чтобы определить ток однофазного замыкания, делают замер полного сопротивления электроцепи однофазного замыкания на корпус устройства или грунт. Самым простым способом измерения считается замер сопротивления петли ноль–фаза. Для этого используют вольтметр и амперметр.
Все устройства, используемые для измерений, должны иметь технический паспорт. В документе указывается схема заземления, результаты последних замеров и проверок состояния системы, данные о действиях, осуществленных при проведении ремонтных работ и внесенных изменениях.

Источник: 220.guru



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.