Системы заземления

Обустройство систем заземления необходимо при монтаже и эксплуатации сетей освещения, различных электроустановок и электрооборудования. В соответствии с нормативными документами, при эксплуатации электрооборудования может использоваться только искусственные системы заземления, спроектированные в соответствии с особенностями объекта или электроустановки. 

Обозначения в системах заземления

В обозначениях систем используются латинские буквы:

• T (земля);
• N (нейтраль или функциональный ноль);
• I (изолированный);
• C (соединение защитного и функционального «ноля»);
• S (раздельное применение во всей сети защитного и функционального «ноля»).

В обозначениях систем первая буква определяет тип заземления источника питания, вторая буква указывает тип заземления открытых компонентов электроприемника.

Правильно спроектированное и реализованное заземление является одним из базовых условий обеспечения электробезопасности объектов, на которых эксплуатируется бытовое или промышленное электрическое оборудование. При выполнении заземления необходимо руководствоваться требованиями ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

Две категории систем заземления

В соответствии с ПУЭ все виды заземления разделяются на две категории. В первую входят системы, в которых нейтраль изолирована (пример – IT). Во вторую - системы, в которых нейтраль является глухозаземленной (пример - TN и ее подсистемы: TN-S, TN-C, TN-C-S).

TN: система заземления с глухо заземленной нейтралью

 В данной системе защита производится путём соединения глухо заземленной нейтрали с неизолированными компонентами электроустановки. В системе заземления TN проводником является РЕ, то есть «нулевой» проводник. То есть при её обустройстве корпусные экраны и детали электропотребителей, проводящие ток, должны быть подключены к общему «нулю» - проводнику, который соединен с нейтралью.

Функциональный «ноль» в данном случае обозначается буквой «N», а совмещение «нулевого» функционального и защитного проводника – «PEN». У данной системы заземления есть три подвида TN-C-S, TN-C и TN-S. Отличия между ними заключаются в разных способах подключения проводников «PE» и «N».

В этой системе не применяется метод заземления нейтрали при помощи дугогасящего реактора, который в других типах систем используется в качестве компенсаторного устройства.

TN-C: система с рабочим и защитным «нулём» в одном проводнике

Стандартная TN-C система заземления – это  4-проводная схема подачи тока с «нулевым» и тремя фазными проводами. Данная система подразумевает совмещение нулевых рабочих и защитных проводника в одно на всём протяжении. Другими словами, в TN-C PEN-проводник общий, он применяется и для подключения приёмников тока и для «зануления» их корпусов (открытых токопроводящих компонентов).

«Зануление» корпуса нужно на случай повреждения изоляции либо обрыва фазного провода, при которых может произойти его замыкание на корпус. При такой схеме это приведет к срабатыванию автоматики, которая отключит напряжение.  

У TN-C есть недостатки. Наиболее критичным минусом этой системы заземления является отсутствие схем защиты при отгорании или механическом повреждении (обрыве) «нуля». В такой ситуации на корпусах оборудования и устройств создаётся напряжение, которое представляет угрозу для жизни. Еще один недостаток заключается в том, что в ней не используется заземляющий проводник PE - то есть розетки, которые к ней подключены, не заземлены, что приводит к необходимости занулять любое подключаемое электрооборудование.

Важно! Тем, кто проживает в доме, в котором используется система заземления TN-C, нужно знать –  при вынужденном присоединении к нулю бытовых приборов в ванных комнатах нельзя применять дополнительные линии уравнивания потенциалов.

На текущий момент TN-C морально устарела. Она до сих пор используется в частных домах и зданиях, построенных в начале и середине XX века. Также она может использоваться там, где степень риска незначительна – к примеру, в уличном освещении.

TN-S: эффективно, но дорого

TN-S, в сравнении с системой заземления TN-C представляет собой более современную, эффективную и безопасную систему, в которой глухозаземленная нейтраль трансформатора (либо генератора) применяется для подключения проводников с «нулём» на стороне источника тока. При её использовании исключен риск возникновения высокого напряжения на корпусах электрического оборудования – даже в том случае, если линия питания будет повреждена.  

Между тем есть две причины, из-за которого TN-S не получила широкого распространения в России. Первая – российская энергетика в основном ориентирована на 4-проводные схемы 3-фазного электроснабжения. Вторая причина заключается в дороговизне использования системы заземления TN-S.

При монтаже в ходе подключения трех фаз нужно будет использовать 5 проводов для присоединения оборудования к источнику питания. При однофазном подключении потребуется 3 провода. Из-за распространенности в России 4-проводных схем для трех фаз применение TN-S будет нецелесообразно, так как в этом случае нужно будет протягивать от трансформаторной подстанции отдельную линию, состоящую из 5 проводов.

В новой редакции ПУЭ, а также в ГОСТ Р50571 есть указание о монтаже системы TN-S на объектах, требующих высокой степени электробезопасности. Также в данных регламентирующих документах предписывается ее обустройство при строительстве и капитальном ремонте зданий.

TN-C-S: соединение комбинированного «PEN» с глухозаземленной нейтралью

TN-C-S представляет собой распространенную систему заземления, которая обеспечивает более высокий уровень электробезопасности, чем TN-C и при этом менее затратна, чем TN-S. Принцип этого типа подключения – в подаче питания с применением комбинированного «PEN», который соединяется с глухозаземленной нейтралью. При входе в здание он разделяется на защитный ноль («PE») и проводник, который на стороне электропотребителя выполняет функцию «N», то есть рабочего ноля. 

В соответствии с требованиями ПУЭ (пункт 1.7.135), в точке, где разделяется рабочий и защитный ноль, должны быть использованы шины или зажимы для соединенных проводников. Комбинированный «PEN» нужно подключать к шине или зажиму защитного ноля «РЕ».

Согласно пункту 1.7.135 ПУЭ В месте разделения PEN-проводника на нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) проводники необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины для проводников, соединенные между собой. PEN-проводник питающей линии должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного - проводника. При этом сечение перемычки, расположенной между шинами, не должно быть меньше сечения комбинированного  PEN.

Плюсы: система заземления TN-C-S надежнее TN-C: она исключает риск обрыва нуля, при этом затраты на её обустройство будут лишь немногим выше, чем на эту устаревшую систему. 

Минусы: отгорание или излом провода PEN на протяженности линии от объекта до подстанции приводит к образованию на поверхности электроприборов напряжения, опасного для жизни. Из-за этого при обустройстве системы TN-C-S необходимо обеспечить надежную защиту от  повреждения комбинированной линии PEN.

Система заземления TT: новинка в российской энергетике

Данная система подразумевает «глухое» заземления нейтрали линии питания. При этом заземление открытых частей электроустановки, способных проводить ток, производится с использованием устройства, которое «автономно» от глухозаземленной нейтрали. При 3-фазном подключении напряжение передается по 4 проводам, в которых четвертый представляет собой  «N», то есть функциональный ноль. На стороне электропотребителя монтируется заземлитель (чаще всего модульно-штыревой). Затем к заземлителю производится соединение проводников защитного ноля, которые соединяются с корпусными компонентами.

На территории РФ система заземления TT разрешена сравнительно недавно. Она получила широкое распространение в воздушных линиях электропередач, которые используются для электроснабжения сельской местности, дачных, коттеджных поселков и других загородных поселений. Еще одно направление использования этой системы – это линии электроснабжения объектов временной мобильной торговли в городских условиях.

ТТ стала удачной заменой системы TN-C-S, которая в указанной области применения не гарантирует надежность защиты комбинированного  «PEN».

При применении такого типа заземления необходимо обустройство защиты от попадания молнии. Также нужно использовать специальную автоматику, обеспечивающую защитное отключение. Еще один момент – в ПУЭ есть указание по использованию системы заземления ТТ – подача тока на электроустановки с её применением практикуется только тогда, когда не может быть обеспечена электробезопасность  в системе TN.

IT: система заземления с изолированной нейтралью «I»

Двумя основными особенностями этой системы является наличие линии защитного заземления («Т») и автономной нейтрали «I». При использовании IT для передачи тока от источника к электропотребителю используется минимум проводов. При этом необходимо обеспечить надежность присоединения к заземлителю всех компонентов корпусов электрооборудования, способных проводить ток.  Еще одним нюансом системы заземления IT является отсутствие функционального ноля «N» на линии источник тока – электропотребитель.