Система tn s в электроустановках что это
Системы заземления: TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT. Обзор.
Заземление является одним из основных факторов обеспечивающих защиту от поражения электрическим током. В соответствии с главой 1.7 ПУЭ все системы заземления электроустановок можно разделить на две группы :
— системы с глухозаземленной нейтралью, к ним относятся система заземления TN (N-C, TN-C-S, TN-S) и система заземления TT;
— системы с изолированной нейтралью к ним относится система заземления IT;
Первая буква аббревиатуры указывает на характер заземления источника питания, а вторая — на характер заземления открытых проводящих частей электроприемника:
Так же в статье встречаются следующие аббревиатуры:
Теперь подробно разберем перечисленные типы систем заземления.
Система заземления TN
Система TN — это система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания посредством нулевых защитных проводников (п.1.7.3. ПУЭ).
Как уже было написано выше система TN подразделяется на следующие системы (подсистемы): TN-C, TN-C-S, TN-S.
Система заземления TN-C
Система TN-C — это система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении. То есть при данной системе применяется общий PEN-проводник который используется как для подключения электроприемников так и для зануления их открытых проводящих частей (корпусов).
Система заземления TN-C схема:
Как видно на схеме при данной системе выполняется зануление токопроводящих корпусов электрооборудования, это необходимо для того, что бы при замыкании фазного провода на корпус электроприемника, вследствие его обрыва или повреждения изоляции, произошло короткое замыкание которое, в свою очередь, привело бы к срабатыванию защитной аппаратуры (автоматического выключателя) и отключению напряжения.
Главным недостатком системы TN-C является утеря ее защитных функций в случае отгорания (обрыва) PEN-проводника, при этом на зануленном корпусе электрооборудования может возникнуть опасный для жизни электрический потенциал.
Из-за недостаточной степени защиты в настоящее время данная система не применяется, однако она все еще встречается в зданиях старой постройки. При реконструкции старых зданий система заземления TN-C заменяется на систему TN-C-S или TN-S.
Система заземления TN-C-S
Система TN-C-S — это система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания. Другими словами при данной системе имеется PEN-проводник который, в определенной части этой системы, разделяется на нулевой рабочий (N-проводник) и нулевой защитный (PE-проводник).
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 РЕ-проводника.
Таким образом схема системы заземления TN-C-S будет иметь следующий вид:
Примечание: перемычка между шинами должна иметь сечение не менее сечения PEN-проводника.
Данная система более надежна и обеспечивает более высоки уровень электробезопасности чем система TN-C, кроме того система TN-C-S обеспечивает защиту от обрыва нуля, а ее устройство обходится немногим дороже системы системы TN-C.
Однако эта система так же имеет существенный недостаток — при повреждении PEN проводника на участке сети между источником питания и зданием на всех корпусах электрооборудования соединенных с PE проводником появится опасный для жизни электрический потенциал.
Для предотвращения такого развития событий при системе TN-C-S выполняется повторное заземление PEN проводника, как показано на схеме.
Благодаря невысокой стоимости устройства системы TN-C-S и ее хорошими защитными характеристиками в настоящее время эта система получила наиболее широкое применение.
Система заземления TN-S
Система TN-S — это система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении.
Система заземления TN-S схема:
Данная система обеспечивает высокий уровень безопасности, т.к. при ней исключена возможность возникновения опасного электрического потенциала на корпусах электрооборудования при повреждении питающей линии.
Однако система TN-S не получила широкого распространения ввиду своего главного недостатка — высокой стоимости, которая обусловлена необходимостью выполнения подключения электроустановок потребителей к источнику питания пятью проводами при трехфазном подключении либо тремя проводами при однофазном подключении, при этом отечественная энергетика ориентирована на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения, это значит, что при решении выполнить подключение по системе TN-S присоединение к существующим сетям электроснабжения будет невозможно, для такого подключения необходимо будет вести отдельную пятипроводную линию от источника питания (трансформаторной подстанции).
Система заземления TT
Система ТТ — это система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.
Система заземления TT схема:
В соответствии с пунктом 1.7.59. ПУЭ питание электроустановок по системе ТТ, допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Кроме того в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие:
где Iа — ток срабатывания защитного устройства; Ra — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников — заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника.
Система заземления IT
Система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.
Система заземления IT схема:
Система IT применяется, как правило, в электроустановках специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования безопасности, например лаборатории, угольные шахты, также может применяться в больницах для аварийного электроснабжения и освещения и т.п
Система TN-S: определение, особенности, примеры выполнения
Система TN-S — это система распределения электроэнергии, в которой заземлена одна из частей источника питания, находящихся под напряжением. Открытые проводящие части электроустановки здания присоединены к заземленной части источника питания, находящейся под напряжением, посредством защитных проводников (PE) (определение на основе СП 437.1325800.2018).
Особенности
При типе заземления системы TN-S (см. рис. 1) заземлена одна из частей источника питания, находящихся под напряжением, обычно – нейтраль трансформатора. Открытые проводящие части электроустановки здания имеют электрическое соединение с заземлённой частью источника питания, находящейся под напряжением. Для обеспечения этого соединения во всей системе распределения электроэнергии – и в низковольтной распределительной электрической сети, и в электроустановке здания – используют защитные проводники PE.
Рисунок 1. Система TN-S трехфазная четырехпроводная
На рисунке 1 обозначено:
Харечко Ю.В. в своей книге [1] детализирует:
« При применении типа заземления системы TN-S в электроустановках зданий можно обеспечить более высокий уровень электрической безопасности, чем при использовании типа заземления системы TN-C. Больший уровень электробезопасности, прежде всего, достигается вследствие использования отдельных защитных проводников, по которым в нормальных условиях протекают токи утечки. Их значения существенно меньшие значений токов нагрузки, которые обычно протекают по PEN-проводникам. »
Незначительные электрические токи оказывают меньшее негативное воздействие на электрические контакты в цепях защитных проводников. Поэтому вероятность потери непрерывности электрической цепи у защитного проводника существенно меньше, чем у PEN-проводника.
В настоящее время систему TN-S практически не используют на территории России. В будущем она также будет иметь ограниченное распространение из-за более дорогих распределительных электрических сетей. Для реализации системы TN-S в низковольтной распределительной электрической сети следует использовать воздушные и кабельные линии электропередачи, имеющие на один проводник больше, чем это необходимо при реализации систем TN-C, TN-C-S и TT.
Однако если трансформаторная подстанция встроена в здание, то система распределения электроэнергии не будет иметь линии электропередачи. Поэтому указанную систему целесообразно выполнить с типом заземления системы TN-S. Электроустановку индивидуального жилого дома, которую подключают к собственной трансформаторной подстанции, расположенной рядом, также легко можно выполнить с типом заземления системы TN-S.
Харечко Ю.В. проведя анализ действующей нормативной документации заключил следующее [1]:
« Однако требования некоторых действующих нормативных документов рекомендуют использование системы TN-S. Например, в ГОСТ Р 50669 указанный тип заземления системы установлен в качестве дополнительного для системы распределения электроэнергии, состоящей из низковольтной распределительной электрической сети и электроустановки мобильного здания из металла или с металлическим каркасом.
В п. 7.1.13 главы 7.1 «Электроустановки жилых, общественных, административных и бытовых зданий» ПУЭ 7 указано: «Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S. При реконструкции жилых и общественных зданий, имеющих напряжение сети 220/127 В или 3*220 В, следует предусматривать перевод сети на напряжение 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S».
Первым требованием все электроприёмники электроустановки здания предписано подключать к распределительной электрической сети. Однако к ней подключают электроустановку здания, а не отдельные её элементы. В обоих требованиях упомянута сеть с системой заземления TN-S или TN-C-S. Однако в требованиях следовало указать, что электроустановка здания должна соответстовать типу заземления системы TN-S или TN-C-S. Вместо напряжения 380/220 В здесь следовало указать напряжение 230/400 В согласно ГОСТ 29322-2014. »
Системы заземления электроустановок
Очень многие знают что существует заземление. Очень многие даже знают для чего его делают. Но не многие знают, что существует несколько систем заземления.
Система заземления нужна чтобы снять опасный потенциал с металлического корпуса электроприбора или обеспечить срабатывание защитных устройств с минимальным запаздыванием.
Простыми и понятными словами. Заземление электроприбора нужно для того, чтобы при попадании потенциала на металлический корпус вашего бытового прибора сработала в вашем электрощитке защита в виде автоматического выключателя, устройства защитного отключения (УЗО) или автомата дифференциальной защиты (дифавтомат).
А это нужно для того, чтобы пользователь электроприбора не попал под опасный электрический потенциал, что чревато последующими проблемами со здоровьем, а то и летальным исходом.
Поэтому заземлять электроприборы необходимо обязательно.
Вот для этого и используется заземление. И вот этого заземления существует несколько систем и подсистем.
ПУЭ (Правила устройства электроустановок) предусматривает несколько систем заземления для установок до 1 кВ.
TN TN-C TN-S TN-C-S IT TT
Вторая буква указывает на характер заземления открытых частей электроприборов — Т открытые токопроводящие части заземлены, N
открытые токопроводящие части присоединены к заземлённой нейтрали.
Буква S и С — состояние нулевых рабочих и защитных проводников. С — совмещены, S- разделены.
Как происходит подача электричества в наши дома?
Все потребители питаются от электростации, которая вырабатывает трёхфазный переменный ток низкого напряжения. Далее при помощи повышающих трансформаторов его повышают до нескольких сотен киловольт, чтобы снизить потери при передаче на большие расстояния через линии электропередачи.
Затем при помощи понижающих трансформаторов на подстанциях напряжение уменьшают до 380 вольт. Далее по низковольтным проводам электрический ток поступает в наши дома по трёхфазной или однофазной схеме.
Трёхфазное электропитание осуществляется через три фазных провода и один нулевой где напряжение между фазами составляет 380 вольт, напряжение 220 вольт создаётся между каждым фазным проводом и нулём.
При таком виде проводки нагрузка должна быть обеспечена равномерно на каждую из трёх фаз.
При однофазной схеме электричество подаётся в наш дом по двум проводам — одна фаза и рабочий ноль с напряжением между ними 220 вольт.
К трёхфазному потребителю подключены три фазных провода от автоматического выключателя. К однофазному потребителю подключён только один фазный провод.
Теперь рассмотрим как происходит заземление потребителей при различных системах заземления.
Система TN
Согласно ПУЭ система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.
Подразделяется на следующие подсистемы:
Рассмотрим как устроена система TN-C.
Это система в которой нейтраль трансформаторной подстанции глухозаземлена, а в дом приходит три фазы L1, L2, L3 и PEN проводник. PEN одновременно является рабочим нулевым проводником и защитным нулевым проводником, который соединяется с корпусами электроприборов. К розеткам подходит только 2 провода, а корпуса электроприборов соединяются с PEN проводником. Такой способ защиты называется зануление. Это необходимо для того, чтобы при аварийном контакте фазного провода с корпусом электроприборов произошло короткое замыкание и помощью автоматического выключателя отключилось напряжение.
Такая система была очень распространена. Ей было оборудовано большинство домов и квартир. Но эта система не предполагает создание защитного заземления.
Какие минусы есть у этой системы?
Как можно защититься в этом случае? Только установкой устройства защитного отключения (УЗО). Плюсом этой системы является простота и дешевизна при установке. Но она не отвечает современным требованиям безопасности.
Следующая система это система заземления TN-C-S.
Эта система очень распространена в настоящее время. В ней также нейтраль глухозаземлена на трансформаторной подстанции, а во вводном устройстве проводник PEN разделяется на нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. При этом шина РЕ ещё раз заземляется. И от шины РЕ проводником уже соединяются корпуса всех электроприборов в доме.
При однофазной схеме в дом приходит три провода — фаза L проводник N и PE.
После разделения PEN проводника на проводники N и PE соединять их в доме категорически запрещено. Также проводники PEN и PE на всём их протяжении никакими автоматами нельзя разрывать. Можно разрывать только цепь проводника N.
Минусом данной системы является то, что при повреждении проводника PEN на участке между домом и источником питания на проводнике PE соответственно всех корпусах, связанных ним электроприборов появляется опасное напряжение. Поэтому требуется хорошая защита проводника PEN на всём его протяжении и хорошее заземление главной заземляющей шины.
Плюсом данной системы является невысокая стоимость, надёжность защиты от обрыва нуля. Поэтому эта система является предпочтительной для установки в доме.
Следующая система заземления — это система заземления ТТ.
Эту систему заземления используют тогда, когда проблема защитить PEN проводник, если используется система TN-C-S.
Суть её заключается в том, что данный проводник глухо заземляют на подстанции и силовой провод, приходящий в дом состоит из четырёх жил — три фазы и четвёртый провод — это проводник, который является функциональным нулём.
Все открытые токопроводящие части электроприборов заземляют при помощи штыревого заземлителя.
В данной системе заземления обязательно проведение мероприятий защиты от грозы и и обязательна установка устройств защитного отключения УЗО.
Следующая система заземления — это система заземления TN-S.
Система TN-S самая безопасная система, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всём их протяжении. Так как разделение рабочего и защитного ноля реализовано непосредственно на трансформаторной подстанции подача трёхфазного напряжения производится по пяти провода а однофазного по трём проводам.
Данная система обеспечивает высокий уровень безопасности, так как при отгорании рабочего ноля, корпуса электроприборов всё равно остаются подключёнными к заземлению и защита от поражения электрическим током обеспечивается независимо от состояния нулевого провода.
Однако данная система не получила широкого распространения из-за своей высокой стоимости, так как при трёхфазном подключении необходимо вести пять проводов, а при однофазном — три провода.
Система заземления IT.
Это система в которой нейтраль источника питания заземлена через приборы с большим сопротивлением или изолирована от земли. Функционально нейтральный проводник в данной системе отсутствует. Напряжение от источника питания к потребителю передаётся через минимальное количество проводов, а все токопроводящие части электроустановок заземлены.
Эта система используется при аварийном освещении в больницах, лабораториях или на предприятиях специального назначения.
Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT
При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.
Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.
Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.
Виды систем искусственного заземления
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:
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
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..
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
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
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
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
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.