Техническое исполнение систем заземления
Существует несколько схем соединения с разным составом защитных и рабочих проводников:
- TN-C;
- TN-C-S;
- TT;
- IT.
На разновидность заземления указывает первая буква в обозначении:
- I — токоведущие элементы не касаются грунта;
- T — нейтраль источника электропитания заземлена.
Способ заземления открытых проводников определяется по второй букве:
- N — прямой контакт между местом заземления и источником питания;
- T — прямая связь с грунтом.
После дефиса стоят буквы, указывающие на метод функционирования защитного PE и рабочего N нулевых проводников:
S — работа проводников обеспечивается единственным PEN-проводником;
C — имеется несколько проводников.
Система TN
Заземление разновидности TN включает подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S. Самая старая из этих подсистем — TN-C — применяется в 3-фазных четырехпроводных и 1-фазных двухпроводных электросетях. Такие сети обычно есть в старых строениях. При всей своей простоте и относительно невысокой стоимости система не обеспечивает достаточного уровня безопасности, а потому в новостройках не используется.
Подсистема TN-C-S применяется при реновациях старых зданий. Она актуальна там, где рабочий и защитный проводники объединены на вводе. Использование TN-C-S необходимо для реконструкции системы, когда в старом строении устанавливается компьютерное или телекоммуникационное оборудование. Данное заземление представляет собой переходный тип между TN-C и самой современной подсистемой — TN-S. TN-C-S — относительно безопасная и доступная финансово заземлительная схема.
Отличием подсистемы TN-S от других типов такого оборудования является местонахождение рабочего и нулевого проводников. Они установлены по отдельности, при этом нулевой защитный PE-проводник объединяет все имеющиеся токопроводящие элементы электрической установки. Во избежание дублирования создают трансформаторную подстанцию, оснащенную основным заземлением. Дополнительное преимущество подстанции состоит в возможности уменьшить протяженность проводника, идущего от входа кабеля в оборудование до заземлителя.
Система TT
В данной системе заземления токоведущие открытые элементы непосредственно контактируют с грунтом. При этом электроды не зависят от заземлительного устройства нейтрали подстанции. TT применяется, когда по техническим причинам нельзя построить систему TN.
Система IT
В этой системе нейтраль источника питания не касается земли или заземляется с помощью электроустановки с повышенным сопротивлением. Схема популярна в ситуациях, когда необходимо подключение чувствительной аппаратуры (больницы, лаборатории и т.п.).
Заземление
Начнем с разбора каждой системы по отдельности.
Так, заземление – это преднамеренное соединение электрической сети, прибора или оборудования со специальной конструкцией, закопанной в землю посредством нулевого проводника.
По сути, это единая система, соединяющая между собой токопроводящие элементы приборов и оборудования (к примеру, их корпусы), подсоединенные к ним провода, и штыри, закопанные в землю (контур).
Благодаря высокому сопротивлению контура при касании фазного провода на корпус в случае пробоя, большая часть напряжения уходит в землю, и хоть потенциал все же будет оставаться на корпусе, но его значение будет значительно сниженным и неопасным для человека.
Международный стандарт, разработанный МЭК, включает в себя несколько систем заземления, различия между которыми сводится к разным видам заземления источника питания (генератора или трансформаторной подстанции), и заземления открытых участков сети, приборов.
В стандарт входит три системы – TN, TT и IT.
Первая буква индекса указывает на тип заземления источника (T – «земля), получается, что в первых двух системах трансформаторная подстанция подключается к заземляющему контуру.
Что касается третьей (IT), то у нее источник питания заизолирован, либо же подключен к прибору, обеспечивающему высокое сопротивление (I – изоляция).
Вторая буква индекса указывает на тип заземления открытых участков сети. В системе TN (N — нейтраль) эти участки соединены с нейтральным проводником источника, подключенного к заземляющему контуру (глухое заземление нейтрали).
Для соединения оборудования и приборов используются рабочий (N) и защитный (PE) нулевые проводники.
Что касается двух других систем – TT и IT, то второй буквенный индекс указывает на то, что открытые участки сети, оборудование и приборы заземляются своим отдельным контуром.
Как правильно скручивать провода
В свою очередь система TN делится на подсистемы, их три – TN-C, TN-S, TN-C-S.
Различия между ними сводятся к использованию разных защитных проводников, которыми потребители соединяются с нейтралью источника.
В подсистеме TN-C используется объединенный проводник (PEN), совмещающий в себе и рабочий, и защитный «нуль». Эта подсистема является уже устаревшей, поэтому при укладке новых электросетей она не используется.
Подсистема TN-S отличается тем, что у нее рабочий и защитный «нули» — это разные проводники. То есть, к нейтрали подключается N-проводник, а к заземляющему контуру – PE-проводник, хоть они совмещены на источнике питания.
Третья подсистема – TN-C-S является промежуточным звеном между первыми двумя подсистемами. У нее от нейтрали отходит PEN-проводник, то есть нулевые проводники объединены, но на определенном участке сети они разделяются и к потребителям подходит отдельно рабочий и защитный «нули». После разделения защитный «нуль» дополнительно заземляется.
Более подробно о системах заземления, их достоинствах и недостатках можно почитать здесь https://elektrikexpert.ru/sistemy-zazemlenij.html.
Требования, выдвигаемые заземлению достаточно серьезные. Ведь оно должно обеспечить отвод опасного напряжения с прибора или оборудования в случае пробоя.
Заземление в обязательном порядке делается для сетей, в которых напряжение выше 42 В переменного тока или 110 В – постоянного тока.
Поэтому при проектировании должны правильно подбираться части сети и оборудования, которые подлежат обязательному заземлению, осуществляться контроль за тем, чтобы заземляющая цепь нигде не прерывалась.
Серьезно подходят и к выбору проводников, их сечение должно обеспечивать соответствующую пропускную способность.
Все требования, которые выдвигаются системам заземления прописаны в ПУЭ (Правила устройства электроустановок).
Здесь можно подробнее узнать, как сделать заземление в частном доме.
Чем отличается заземление от зануления
- Защитное заземление
- Защитное зануление
- Отличия заземления от зануления
- Видео
С того времени, когда было открыто электричество, люди множество раз ощущали на себе его неприятное и опасное воздействие. Очень скоро стало понятно, что практическое использование тока невозможно без защитных систем. Поэтому были разработаны всевозможные мероприятия, в том числе заземление и зануление электроустановок. Они широко используются в промышленности и схемах электроснабжения жилых зданий. Формы их применения и основные функции во многом совпадают, однако их применение строго разграничено. В связи с этим, нужно хорошо представлять себе, чем отличается заземление от зануления.
Защитное заземление
Чаще всего безопасность электрических приборов и установок обеспечивается путем устройства защитного заземления. Принципиальная схема данных устройств заключается в принудительном соединении электроустановок с землей, обладающей значительной электрической емкостью. В аварийной ситуации фазовое напряжение мгновенно отводится с корпуса оборудования.
Качество заземления находится в зависимости от величины сопротивления, которое должно быть у конструкции отводящей цепи. Требования к устройству заземления для каждого объекта точно определяются в ПУЭ.
В большинстве жилых домов заземление оборудуется централизованно, что позволяет без всяких опасений подключать любые электроприборы и установки. Более сложный и трудоемкий процесс устройства защиты можно наблюдать в загородных домах.
На этих объектах заземлители изготавливаются из металлических профилей или стержней. С помощью заземляющего проводника они соединяются со всеми приборами, имеющимися в частном доме. Чтобы снизить сопротивление в заземляющих цепях, практикуется использование контурных металлических систем, размещаемых на большой глубине. Величина заглубления и конструкция контура зависит от применяемых материалов и технических характеристик электрооборудования.
Защитное зануление
Система защитного зануления представляет собой один из видов заземления. В данном случае все детали электроустановок, способные проводить ток, подключаются к нулевому проводнику. Само заземление непосредственно соединяется с нейтралью трансформатора, расположенного на подстанции.
Когда наступает аварийная ситуация и фазовое напряжение попадает на корпус, это приводит к обычному короткому замыканию. В результате, срабатывают защитные устройства, расположенные в распределительном щите. Поэтому зануление можно смело отнести к наиболее эффективным защитным системам.
Отличия заземления от зануления
В системах заземления вывод избыточного тока и напряжения осуществляется напрямую в землю. Для этого используется специальная система отведения, в конце которой устанавливается заземляющий контур треугольной конфигурации. Для его изготовления используются мощные металлические конструкции, соединенные сваркой. Заземление должно снижать опасный уровень напряжения во время соприкосновения с электроустановкой. На эффективность данного вида защиты влияет качество исполнения и конструктивные особенности заземляющего контура.
Во многих электроустановках имеется большое количество частей и элементов, которые по характеру выполняемых действий не должны находиться под напряжением. Именно к ним подключается нейтральный нулевой провод. В случае касания этими частями фазного провода наступает резкое возрастание тока. Происходит обычное короткое замыкание, при котором электроустановка мгновенно отключается от сети. В этом и заключается ответ на вопрос, чем отличается заземление от зануления. Нулевой провод имеет значительно меньшее сопротивление, чем заземляющий контур. По этой причине и наступает замыкание, которое отсутствует у заземления.
Как просто представить работу заземления в бытовой проводке
Опасность электрической энергии очень хорошо помогает понять принцип работы мышеловки: проголодавшаяся мышка выходит из норки, а перед ней на специальной подставочке лежит аппетитная корочка хлеба, да еще сдобренная капелькой ароматного масла.
Подходит зверек к предложенному угощению, чуть-чуть дотрагивается до него, а скрытая сила мощной пружины моментально бьет по мышке металлической рамкой… Точно так, совершенно неожиданно, человек получает травмы от электричества.
Электрический ток всегда протекает только внутри замкнутой цепи под действием приложенного напряжения. Он направлен от потенциала большей величины к меньшему. Когда же эта цепочка разорвана, то тока нет, а риск попасть под его действие огромный.
В наших жилищах существует довольно много факторов, когда опасный потенциал, например, фазы может проникнуть на токопроводящие конструкции (корпус бытового прибора), и остаться на них потому, что дальнейшая цепь изолирована диэлектрическим слоем.
Этим свойством пользуются «шутники», не до конца представляющие последствия своих действий.
Стоит только создать контакт высокого потенциала с землей, как через нее (почва обладают высокой проводимостью) сразу протекает ток, отводящий эту энергию. Если на его пути оказывается живое существо, то судьба его не завидна.
Поэтому все токопроводящие корпуса современных бытовых приборов специально (преднамеренно) соединяют через заземляющие устройства (ЗУ). Этим достигается моментальное стекание опасного заряда через выделенный контур земли в сети с глухозаземленной нейтралью.
По цепочке РЕ проводника создается надежный электрический контакт через землю с источником напряжения главного распределительного щита (ГРЩ) на питающей подстанции.
При соединении потенциалов фазы, оказавшейся на корпусе, и земли возникает ток короткого замыкания. Его должен отключить автоматический выключатель SQ, подобранный по местным условиям.
Этот процесс называется защитным отключением. Он подробно изложен в главе 1.7 ПУЭ.
Схема заземления с глухозаземленной нейтралью используется в нашей стране на подстанциях 0,4 кВ с трехфазными генераторами. Их обмотки собраны по схеме «звезда» с общей точкой, выведенной на заземляющее устройство.
Аналогичным образом подключены потребители. За счет такого соединения обеспечивается равенство потенциалов земли и нейтрального провода.
Заземление создается заранее. Его назначение — защита людей и электротехнических устройств от воздействия опасного электрического тока.
Кроме защитной функции оно может выполнять еще и технологические задачи, связанные с нормальной работой электротехнического оборудования.
Подготовительный этап при монтаже контура
Нужно создать специальную схему перед тем, как приступать к работе. Обязательной становится подготовка материалов и инструментов. Контуры при заземлении представляют собой объединённые в единое целое системы. Основные компоненты следующие:
- Внешний.
- Внутренний.
Первый строится на основе заземлителей, которых объединяет металлическая обвязка. Вторая часть располагается внутри дома. И представляет собой разветвлённую сеть с проводами. Точка начала – розетки или бытовые приборы, сами сходящиеся с шиной заземления. Последнюю монтируют в счётчике.
Заземление в форме треугольника
Чаще всего внешнее заземление создаётся в форме треугольника. Параметры будут такими:
- 1-2 метровые стороны
- оптимальные габариты стороны – 1 метр 20 сантиметров
Но допустимо применение линейной незамкнутой формы, благодаря которой верхние концы получают последовательное соединение друг с другом.
Эта разновидность отличается большей безопасностью, меньшей требовательностью в плане выбора места установки. Но и ряд уязвимостей присутствует. У конструкции уменьшаются токопроводящие способности, как только последовательная связь между элементами нарушается. По-другому выглядят схемы расположения замкнутого типа. Серьёзными преимуществами не отличаются ни круги, ни квадраты.
Изготавливаются заземлители на основе нескольких приспособлений:
- Металлический уголок, чьё сечение — 50 на 50 миллиметров.
- Прут или трубы, диаметр которых равен не менее, чем 32 миллиметрам.
- Минимально требуемая длина изделия – два метра. Обязательному учёту подлежит глубина, где осуществляется промерзание. Длина конструкции должна превышать данный показатель, минимум на 300-400 миллиметров.
- У заземлителей верхние концы соединяются металлической полоской: длина – от 1 до 2 метров, толщина 4 миллиметра, ширина в 40 миллиметров минимум.
- Применение других металлических изделий тоже допустимо. Например, отдать предпочтение пруту, у которого есть диаметр до 40 миллиметров.
- Ещё одна металлическая конструкция нужна для обеспечения ввода в дом. Лучше, если она будет изготовлена из нержавеющей стали. Длины должно хватать, чтобы были полностью соединены контур и место ввода в дом. Не обойтись без приобретения дополнительных крепёжных элементов. Обычно их функцию отдают медному проводу, хомутам или болтам. Минимальное сечение – 4 миллиметра в квадрате.
Для выполнения дальнейших работ по заземлению готовим следующие приспособления:
- Гаечные ключи.
- Перфоратор.
- Сварочный аппарат.
- Лопата и кувалда.
- Болгарка или другой подобный инструмент помогут разрезать металл в случае необходимости.
Но при составлении предварительной схемы можно выбрать компоненты нужной длины и диаметра заранее.
Вопросы, возникающие при оформлении систем защиты
Вопрос №1. Можно ли сделать контур заземления под окнами многоэтажного дома и проложить провод в квартиру?
Теоретически это возможно, но при условии, что для этого есть разрешение управляющей компании, сопротивление заземления не превышает 4 Ом, о чем свидетельствует справка из отдела стандартизации, а также подтверждение из управления метеорологии, что устройство не нарушает молниезащиту здания.
Заземлить квартиру в многоэтажке можно, но это сложно оформить документально
Вопрос №2. Можно ли использовать водяной трубопровод для временного заземления, пока не устроено основное?
Однозначно на этот вопрос не возьмется ответить никто. Лучше какое-то время не подключать прибор вовсе, пока не сделается заземление или зануление, но в качестве временной меры подвергать опасности себя и соседей не стоит.
Вопрос №3. Разрешается ли металлическую полосу заземления зарывать плинтусом или укладывать в кабель-каналы?
Можно. Это позволит скрыть неприглядный вид и задекорировать интерьер помещения.
Вопрос №4. Обязан ли электрик из обслуживающей организации по требованию жильцов производить зануление в квартирах старых домостроений, где отсутствует заземление?
Это не является его прямыми обязанностями, но если к вопросу подойти продуктивно и попробовать нанять его, как специалиста, то вряд ли кто-то откажется от дополнительного заработка.
Вопрос №5. В подъездном щитке рабочий ноль выведен из клеммника, соединенного с общим нулем, исходящим из общедомового распределительного щита. Можно ли от свободной клеммы вывести зануляющий провод?
Конечно можно. Это будет то самое расщепление, о котором говорилось в статье. Причем в данном случае оно будет сделано абсолютно верно. Нужно только сделать хороший контакт и проложить провод предельно аккуратно.
В заключение можно сделать вывод: Создать защитную систему можно в любом случае, при любых обстоятельствах. Главное, чтобы она была грамотно и надежно устроена и возложенные на нее функции эффективно выполнялись в полном объеме.
- Заземление в частном доме или на даче (схема)
Зануление: принцип действия
Зануление — преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей с заземленной нейтральной точкой источника электроэнергии с целью автоматического отключения участка при замыкании на корпус.
Схемы защитного заземления: а) и зануления б) в трехфазной установке.
Нулевой защитный проводник — проводник, соединяющий зануляемые части с заземленной нейтральной точкой обмотки источника электроэнергии или ее эквивалентом. Он используется для питания электроустановки.
Принцип действия зануления
При замыкании на корпус зануление создает цепь однофазного КЗ, что вызывает срабатывание максимальной токовой защиты (за счет протекания тока однофазного КЗ), и поврежденная электроустановка отключается от сети. При этом в промежуток времени от момента замыкания на корпус до отключения электроустановки происходит снижение напряжения корпуса поврежденной электроустановки относительно земли из-за перераспределения напряжения между фазным и нулевым защитным проводниками и наличия повторного заземления нулевого защитного проводника.
Зануление ограничивает время воздействия тока на человека и снижает напряжение прикосновения.
Область применения зануления: трехфазные четырехпроводные сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ; однофазные двухпроводные сети переменного тока с заземленным выводом; трехпроводные сети постоянного тока с заземленной средней точкой источника.
Электрическая схема заземления и зануления.
В качестве максимальной токовой защиты могут применяться: плавкие предохранители или автоматы, устанавливаемые для защиты от токов КЗ, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой; контакторы в сочетании с тепловым реле, осуществляющие защиту от перегрузки; автоматы с комбинированными расцепителями.
Для обеспечения работоспособности зануления проводимость нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя; в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.
Схема зануления при наличии короткого замыкания.
При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженный на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным) и на коэффициент запаса 1,1.
При отсутствии заводских данных для автоматических выключателей с номинальным током до 100 A кратность тока КЗ относительно уставки следует принимать не менее 1,4, а для автоматических выключателей с номинальным током более 100 А — не менее 1,25.
Полная проводимость нулевого защитного проводника во всех случаях должна быть не менее 50% проводимости фазного проводника. На воздушных линиях электропередачи зануление должно быть осуществлено нулевым рабочим проводом, проложенным на тех же опорах, что и фазные провода.
На концах воздушных линий (или ответвлений от них) длиной более 200 м, а также на вводах от воздушных линий к электроустановкам, которые подлежат занулению, должны быть выполнены повторные заземления нулевого рабочего провода. При этом в первую очередь следует использовать естественные заземлители, например подземные части опор, а также заземляющие устройства, выполненные для защиты от порогового перенапряжения.
Поделитесь полезной статьей:
Где применяется заземление
В быту с целью защиты от поражения электрическим током чаще применяется заземление. В качестве заземлителей прекрасно могут работать естественные конструкции, такие как металлические, зарытые в землю трубопроводы или арматура железобетонных конструкций. Но чаще делается специальный заземляющий контур из соединённых вместе вбитых в землю штырей.
В чем разница? Заземление и зануление предназначены для обеспечения электробезопасности, в то время как при замыкании фазного провода на заземляющий контур, он сам становится источником опасности. Если в вашем доме, к примеру, сосед заземлил свою стиральную машину на систему отопления, то в случае «пробития» электричества на корпус, элементы системы отопления лучше не трогать всем жителям здания.
При использовании же специального заземляющего контура жильцам ничего не грозит. При монтаже индивидуальных заземляющих систем в частном строительстве, часто их объединяют с системами молниезащиты. Специалисты делать этого ни в коем случае не рекомендуют, так как в случае удара молнии вся проводка в доме становится фактором повышенной опасности, а многие электроприборы просто выходят из строя.
Разновидности систем заземления, применяемых в 3-х фазных электроустановках
TN-C – устаревшая система заземления, где функция рабочего нулевого проводника N-проводника и защитного PE-совмещены в единый провод PEN. Несмотря на простоту и дешевизну, данная система имеет существенные недостатки в плане электробезопасности – при обрыве PEN существует высокая вероятность появления высокого электрического потенциала на корпусе электроустановки в случае нарушения изоляции проводов, обмоток и прочего.
TN-C-S – усовершенствованная система, где все-таки происходит разделение PEN-проводника на PE и N на середине линии. Если происходит обрыв после разделения, то на корпусе электроустановок не возникают высокие электрические потенциалы. А если обрыв произошел на PEN, то возникает вероятность поражения электротоком от корпуса, естественно, при внештатной ситуации. Основной недостаток данной системы заключается в ничтожной устойчивости системы при обрыве нулевого проводника (отгорание нуля).
TN-S является системой, где PE и N разделены на 2 обособленных провода непосредственно на электроподстанции. Главным достоинством данной системы является то, что при повреждении нулевого провода на корпус устройства не поступит опасный электрический потенциал.
