Системы заземления электрических сетей до 1000В
Denis Martynenko
Системы заземления электрических сетей до 1000В
В настоящее время в соответствии с требованиями ПУЭ все электро- установки в отношении мер электробезопасности разделяются на:
– электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;
– электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;
– электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;
– электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью. Общей характеристикой питающей сети и электроустановки является система заземления.
В обозначениях: – первая буква указывает режим работы нейтрали источника питания, а вторая – режим работы нейтрали открытых проводящих частей (металлических корпусов) электрооборудования или первая буква – состояние нейтрали источника питания относительно земли (Т – заземленная нейтраль, I –изолированная нейтраль), а вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли (Т – открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой–либо точки питающей сети; N – открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания).
Последующие буквы – совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего (N) и нулевого защитного проводника (РЕ):
S – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
С – функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) про- водников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник).
Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а так- же нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение PE (Protective Earthing) и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) жёлтого и зелёного цветов. Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещённые нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обо- значение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто- зелёные полосы на концах.
В системе TN-S все открытые проводящие части электроустановки соединяются с отдельным нулевым защитным проводником (РЕ) непосредственно присоединенным к заземляющему устройству источника питания.
В системе TN-C-S во внутреннем распределительном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий про- 150 водник (PEN) разделен на нулевой защитный (РЕ) и нулевой рабочий (N) проводники, Нулевой защитный проводник (РЕ) соединен со всеми откры- тыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то вр
Система TN-C
В электрической сети данной конфигурации нейтральный вывод питающего силового трансформатора глухо заземлен, то есть электрически соединен с заземляющим контуром на трансформаторной подстанции. На всем протяжении от подстанции к потребителю нулевой и защитный проводник объединены в один общий – так называемый PEN-проводник.
Данная сеть предусматривает «зануление» электроприборов - присоединение нулевого и защитного проводника к совмещенному проводнику PEN. Данная сеть является устаревшей и реализуется только в промышленности и в уличном освещении.
Зануление электроприборов в быту запрещено из-за опасности появления опасного потенциала на зануленных корпусах, поэтому такая сеть в старых постройках эксплуатируется исключительно в качестве двухпроводной – используется только нулевой и фазный проводники.
1 — заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания, 2 — открытые проводящие части, N — нулевой рабочий проводник — нулевой рабочий (нейтральный) проводник, PE — защитный проводник — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов), PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.
Система TN-C-S
Данная сеть отличается от предыдущей тем, что совмещенный проводник PEN разделяется в определенной точке, как правило, после входа в здание - на нулевой проводник N и защитный заземляющий проводник PE.
Сеть конфигурации TN-C-S наиболее распространенная в наше время. Данная сеть является одной из рекомендуемых систем согласно ПУЭ и может быть реализована на новых объектах.
Достоинства: более простое устройство молниезащиты (невозможно появление пика напряжения между PE и N), возможность защиты от корот- кого замыкания (КЗ) фазы на корпус прибора с помощью обыкновенных «ав- томатов». Недостатки: крайне слабая защищенность от «отгорания нуля», т.е. разрушения PEN по пути от КТП к точке разделения. В этом случае на шине PE со стороны потребителя появляется фазное напряжение, которое не может быть отключено никакой автоматикой (PE не подлежит отключению). Если 152 внутри здания защитой от этого служит система выравнивания потенциалов (под напряжением оказывается все металлическое, и нет риска поражения током при прикосновении к двум разным предметам), то на открытом возду- хе никакой защиты от этого не существует вовсе.
В соответствии с ПУЭ является основной и рекомендуемой системой, но при этом ПУЭ требуют соблюдения ряда мер по недопущению разрушения PEN – механической защиты PEN, а также повторных заземлений PEN воздушной линии по столбам через какое-то расстояние (не более 200 метров для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 метров для районов с числом грозовых часов в году более 40). В случае, когда эти меры соблюсти невозможно, ПУЭ рекомендуют TT. Также ТТ рекомендуется для всех установок под открытым небом (сараи, веранды и т.д.)
Система TN-S
Конфигурация данной электрической сети отличается от предыдущих тем, что предусматривает разделение совмещенного проводника еще на питающей подстанции, на всем протяжении линии нулевой и заземляющий проводники разделены.
Данная система применяется при строительстве новых объектов и является наиболее предпочтительной из всех имеющихся. Но в связи с более высокой стоимостью реализации (необходимостью прокладки отдельного защитного проводника), часто все же отдается предпочтение сети конфигурации TN-C-S.
Система TT
В данном случае нейтраль силового трансформатора также имеет глухое заземление, но электропроводка конечного потребителя заземляется от индивидуального заземляющего контура, не имеющего электрической связи с заземленной нейтралью трансформатора.
Данная система заземления рекомендуется к применению в случае неудовлетворительного состояния электрических сетей, в которых эксплуатация предусмотренного заземления может быть небезопасной.
В основном это сети TN-C, в которых не предусмотрено заземление в принципе, а также сети TN-C-S, которые не удовлетворяют требованиям ПУЭ относительно механической прочности совмещенного проводника, а также наличия его повторных заземлений.
1 — заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания, 2 — открытые проводящие части, 3 — заземлитель открытых проводящих частей, N — нулевой рабочий проводник — нулевой рабочий (нейтральный) проводник, PE — защитный проводник — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов).
Достоинства: высокая устойчивость к разрушению N по пути от ТП к потребителю. Это разрушение никак не влияет на PE. Недостатки: требования более сложной молниезащиты (возможность появления пика между N и PE), а также невозможность для обычного «авто- мата» отследить КЗ фазы на корпус прибора (и далее на PE). Это происходит из-за довольно заметного (30–40 Ом) сопротивления местного заземления.
В силу вышеперечисленного ПУЭ рекомендуют ТТ только как «допол- нительную» систему (при условии, что подводящая линия не удовлетворяет требования TN-C-S по повторному заземлению и механической защите PEN), а также в установках на открытом воздухе, где есть риск одновременного со- прикосновения с установкой и с физической землей (или же физически за- земленными металлическими элементами).
Система ТТ требует обязательного применения УЗО. Обычно устанав- ливают вводное УЗО уставкой 100–300 мA, которое отслеживает КЗ между фазой и PE, а за ним – персональные УЗО для конкретных цепей на 10–30 мA для защиты людей от поражения током.
Система IT
Нейтрали силовых трансформаторов в сети данной конфигурации не заземлены, то есть, изолированы от заземляющего контура подстации. Защитный заземляющий проводник может подключаться к заземляющему контуру на подстанции либо непосредственно у потребителя к имеющемуся заземляющему контуру.
1 — сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется), 2 — заземлитель, 3 — открытые проводящие части, 4 — заземляющее устройство, PE — защитный проводник — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов).
Данная система заземления применяется для электроснабжения объектов, к которым предъявляются особые требования относительно безопасности и надежности. Это помещения электроустановок электростанций, подстанций, опасных производств, в частности горнодобывающей промышленности, взрывоопасные помещения и др.
