Tn s система заземления

Системы заземления типа TN-S, TN-C, TN-C-S

Прежде чем разбираться в типах заземление, нужно правильно понять, что оно из себя представляет. Ведь при упоминании этого слова, у большинства в сознание всплывает картинка: идущая по фасаду здания металлическая лента, которая присоединяется к вбитому в землю стержню.

К сожалению такое малое знание о заземление ведет к тому, что часто встречаются ситуации, когда пытаясь найти в помещение отвод для заземления и не найдя его, совершаются ошибочные действия. А именно попытки произвести заземление путем подсоединения третьего провода к различным металлически предметам. Особенно при установке стиральной машинки. Это могут быть трубы отопления, стояки и что-то иное.

А ведь в принципе, действие это понятно, ведь считается, что трубы идут через землю и значит, что электричество уйдет туда. Но не все так радужно. Такой способ заземления очень опасный. Ведь если случится ситуация при которой произойдет электропробой на корпус стиральной машины, то электрические удары могут получить все люди, которые в этот момент принимали ванну или просто пользовались краном. При этом в любой из квартир расположенных по стояку. А это может привести к летальному исходу.

Что такое заземление?

Поэтому чтобы производить заземление необходимо хорошо разбираться в этом деле и все делать согласно требованиям безопасности.

Что же такое заземление? По периметру здания вбивается ряд металлических стержней. Между собой они соединяются металлическими полосами. Так образуется контур заземления. К нему подсоединяется оборудование или электроустановки. Это и будет называться заземлением электроустановки (оборудования).

Существуют два вида заземления:

1. Защитное – эти видом обеспечиваются все дома, к которым подведено электричество;
2. Рабочее – присутствует на всех зданиях, оно служит главным образом для защиты от ударов молнии.

Чтобы организовать собственную систему подключения заземления, нужно определить тип системы заземления, которое подключено в конкретном здании. Существует общая точка, в которой соединяются обмотки трансформатора. Она имеет свое название – нейтраль или еще ее называют нулевая точка. Такое название получено из-за того, что при стабильной работе потенциал нагрузки равен всегда нулю.

Существует три типа заземления:

1. TN;
2. ТТ;
3. ІТ.

Чтобы понять, что они обозначают надо сделать расшифровку входящих в них букв. Первая буква будет обозначать, какой характер имеет заземление:

• Т – нулевая точка (нейтраль) – соединена с землей;
• I – все части проводящие ток, подвергнуты изоляции от земли.

По второй букве, можно определить какой характер заземления имеют открытые проводящие части входящих в здание электроустановок:

• T – существующие части связанны с землей, вне зависимости от того какого характера существует связь;
• N – части электроустановок связаны напрямую с землей, а для заземления потребителей существует отдельный PEN проводник.

Рассматривать их все стоит только при необходимости. Так как основным типом заземления, которое характеризуется низковольтностью – это до одной тысячи вольт. При этом используется система TN. Она включает в себя три подвида. Они имеют также буквенную аббревиатуру (буквенное обозначение систем заземления):

1. TN-C;
2. TN-S;
3. TN-C-S.

Следует расшифровать эти понятия.

Таблица 1.

И так следует поподробнее рассмотреть эти три подтипа.

Условные обозначения

Для лучшего понимания материала, разберем принятые условные обозначения:

• L1, L2, L3 — проводник, на который подключена фаза источника питания. В однофазных системах, обозначается буквой L.
• N — рабочий нуль источника питания (нулевой проводник).
• PE — защитный нуль: он же заземляющий проводник, соединенный с заземлителем.
• PEN — проводник, совмещающий в себе рабочий и защитный нули.

Самая безопасная система, это TN-S.

Силовой кабель для соединения потребителя электроэнергии с источником питания, выполнен по пятижильной схеме: три фазы (L1, L2, L3), рабочий нуль (N) и рабочее заземление (PE). Объединение нуля и «земли» происходит на ближайшей подстанции. При аварийной ситуации, если рабочий нуль отгорит, корпуса электроустановок все равно остаются присоединенными к заземлению. Защита от поражения электротоком обеспечивается независимо от состояния нулевого провода. Соответственно, внутренняя разводка к потребителям выполняется трехжильным проводом (для однофазного подключения), либо тем же пятижильным (при наличии трехфазных электроустановок: например, электропечей или отопительных систем).

На вводных щитках в каждом помещении, монтируются по две раздельные клеммные колодки: рабочий нуль и защитная земля.

Причем после «земляной» колодки нельзя устанавливать коммутационные устройства: выключатели, защитные автоматы. По всей длине, заземляющий проводник от заземлителя до электроустановки, не должен иметь размыкающих устройств.

Вы спросите: «а как же розетка?» При извлечении из нее вилки, линия заземления действительно размыкается. Но при этом электроустановка полностью обесточивается, и перестает быть опасной.

Системой заземления TN-S сегодня оборудуются все современные жилые и нежилые объекты. К сожалению, такая схема применяется только на объектах, введенных в строй не раньше, чем 15–20 лет назад. Подавляющее большинство жилого фонда, построенного во времена СССР, оборудованы системой TN-C. Это не значит, что все эти объекты построены с нарушениями СНиП. Просто в те времена, стандарты (включая ПУЭ) были иными.

В идеале, необходимо переоснастить все существующие сети до стандарта TN-S. Но это потребует огромных капиталовложений. К тому-же, прокладка дополнительных линий «земли» от питающих подстанций не всегда возможна технически. А значит, в некоторых местах придется менять всю сеть силовых кабелей.

Заземление TN-C не обеспечивает полной безопасности по следующей причине:

«Земля» и рабочий нуль представляют собой одну линию, которая расположена в силовом кабеле от источника питания, до потребителя. Заземлитель (контур заземления, физически соединенный с грунтом), расположен в непосредственной близости от питающей подстанции. Такой способ организации заземления называется глухозаземленной нейтралью. Силовой кабель состоит из четырех жил: три фазы (L1, L2, L3), и рабочий нуль, совмещенный с рабочим заземлением (PEN).

Поскольку рабочий нуль находится под нагрузкой (через него протекает активный электрический ток), он находится в так называемой зоне риска. Нередки случаи, когда от перегрева этот проводник просто отгорал. Что происходит при этом с конечными потребителями, оставим за скобками — напряжение может скакнуть до 600 вольт. Главная опасность в том, что все электроустановки в этом случае теряют защитное заземление. Прикоснувшись к корпусу, на котором может оказаться потенциал фазы, человек гарантированно будет поражен электротоком. Особую опасность при такой аварии, представляет одновременное прикосновение к электроустановке, находящейся под напряжением, и металлическим конструкциям, имеющим физический контакт с грунтом: системы отопления, водопровода, арматура в стенах. Даже влажный цементный пол, соединенный с арматурой в стяжке, может стать причиной трагедии.

В многоквартирных домах, и других объектах, оборудованных системой TN-C, вообще отсутствует защитное заземление в привычном понимании. Все знают, как выглядят розетки советского образца: в них нет контактов заземления. Даже если владельцы производят замену на трех контактные современные розетки, клемма защитного заземления остается невостребованной: ее просто не к чему подключить.

По этой причине, на объектах, оснащенных заземлением TN-C, в помещениях с повышенной влажностью (санузлы, бани, прачечные), запрещено использовать незаземленные электроприборы. Если вы устанавливаете бойлер, или стиральную машину — подводить к ней заземление (или организовывать систему дополнительного уравнивания потенциалов) на основе рабочей нейтрали, запрещено!

Необходимо организовать заземлитель (полноценный контур, имеющий физический контакт с грунтом). Причем параметры такого заземлителя должны соответствовать требованиям Правил устройства электроустановок.

Металлический уголок длиной 50 см, забитый в палисадник у подъезда, заземлителем не является!

Затем в квартиру заводится заземляющий проводник (сечением не менее 2.5 мм², и не имеющий разъединителей на всей протяженности), который соединяется непосредственно с электроустановкой. Разумеется, необходимо установить щиток или клеммную колодку заземления, завести на нее розетки и корпуса опасных электроприборов.

Для минимизации проблем со схемой TN-C, введена система заземления TN C S. Это некий компромисс, переходный вариант от старой C к современной S.

Как она устроена, и в чем отличие от TN-S?

В произвольном месте, глухозаземленная нейтраль объединяется с защитным заземлением. Точнее, от рабочего нуля выполняется ответвление. Как правило, такая точка организуется на входе силового кабеля в объект.

На вводном щитке потребителя (обычно, это общий ввод на объекте: многоквартирный дом, офисное здание и прочее) имеются уже две шины: рабочий нуль, и защитное заземление. Далее к потребителям идут привычные и безопасные силовые кабели: трехжильный к однофазным электроустановкам, и пятижильный к трехфазным.

В каждый вводной щиток квартиры, или обособленного помещения внутри объекта, линии защитного заземления и нуля заходят уже в разделенном виде. Для конечного потребителя, система заземления по схеме TN-C-S выглядит, как обычная и безопасная TN-S. На самом деле, уровень безопасности далеко не 100%.

Почему система TN-C-S не обеспечивает полную защиту от поражения электротоком? Слабое место находится на участке от питающей подстанции до точки объединения нуля и защитного заземления. Если на пути от подстанции, где глухозаземленная нейтраль соединена с заземлителем, до вводного распределительного устройства на объекте, произойдет разрыв линии PEN, все потребители останутся без контура заземления.

При проведении капитального ремонта на объектах жилого фонда советской постройки, обязательно организуется система заземления. Для экономии средств, выполняется она по схеме TN-C-S. В лучшем случае, при объединении линии PEN с вновь проложенной шиной защитного заземления, производится электрическое подключение к реальному контуру заземления. В большинстве домов присутствует основная система уравнивания потенциалов, имеющая надежный контакт с грунтом. Но зачастую, чтобы упростить себе задачу, бригады ремонтников просто устанавливают перемычку между новой шиной заземления и рабочей нейтралью, внутри вводного распределительного устройства.

Совет. При заключении договора с исполнителем работ по капитальному ремонту, необходимо заранее оговаривать вопрос заземления.

Как быть, если ваш дом подключен по системе TN-C, а до ближайшего капремонта еще много лет? Организовывать индивидуальное заземление в квартире, или объединяться хотя бы с соседями по подъезду. Иначе использование современных электроприборов (бойлеры, электрические духовки, стиральные машинки и пр.) станет источником повышенной опасности.

Есть горе мастера, немного разбирающиеся в электротехнике, но не понимающие ответственности за нарушение ПУЭ. Зачастую, вместо организации контура заземления по ГОСТу, шина защитного заземления соединяется с металлическими элементами инфраструктуры. В лучшем случае, со стояками холодной или горячей воды, в худшем — с системой отопления.

Действительно, при строительстве дома, эти трубы соединялись с контуром основной системы уравнивания потенциалов. Изначально был организован физический контакт с «землей». Но в процессе эксплуатации (особенно если вашему дому несколько десятков лет), целые участки трубопроводов заменены на полипропилен. Разумеется, ни о каком заземлении в этом случае не может быть и речи.

Организовав такое подключение, владелец квартиры пребывает в ложной уверенности, что у него с безопасностью полный порядок. Мало того, при появлении на корпусе электроустановки опасного потенциала (достаточно напряжения более 42 вольт), опасности подвергаются все соседи.

Схема электроснабжения системы TN-S

Система заземления TN-S имеет ряд особенностей, отличающих её от защиты других типов:

• Нейтральный провод N отделён от заземляющего РЕ на всей длине. Этим она отличается от системы TN-C-S, в которой проводники объединены в линии от подстанции до вводного щита в доме. Единственное место их соединения — заземлённая средняя точка вторичных обмоток питающего трансформатора.
• Заземляющий провод во вводном щите допускается не заземлять. Вместо этого выполняется система уравнения потенциалов (СУП). Основным заземлителем является глухозаземлённая нейтраль трансформатора, в отличие от заземления TN-C-S, при котором в каждом здании необходимо иметь свой контур заземления, с которым соединяется место разделения PEN-проводника.
• При обрыве нейтрального провода в любой точке напряжение на корпусе электроприборов отсутствует. Благодаря этому система TN-S является лучшей защищитой потребителей от поражения электрическим током.

Подробно схема заземления TN-S и требования к ней описаны в ПУЭ п. 1.7.3 и показана там же, на рис. 1.7.2.

Название системы TN-S указывает на её основные конструктивные особенности:

1. 1. T (terre — земля) — цепи электропитания заземлены;
2. 2. N (neuter — нейтраль) — система соединена с нейтралью источника питания;
3. 3. S (separated — раздельный) — нейтральный проводник N разделён с заземляющим РЕ.

В этой схеме защиты исключено попадание питающего напряжения на корпус оборудования. При отгорании нулевой клеммы в щите, обрыве нейтрали или отключении двухполюсного автоматического выключателя в однофазной сети провод РЕ остаётся соединённым с заземлением.

Отсутствие соединения с заземлением после вводного автомата позволяет использовать УЗО или дифференциальный автомат. Работа этих устройств основана на первом правиле Кирхгофа, согласно которому ток в нейтрали в трёхфазной сети равен алгебраической сумме токов всех фаз. В однофазной сети ток в нейтральном проводе равен току в фазном.

При нарушении изоляции или прикосновении человека к токоведущим частям это равенство нарушается и появляется ток утечки, что приводит к срабатыванию защиты. Его величина зависит от места установки и составляет 30-100мА.

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.

Функциональное заземление типа ТТ

Функциональное заземление используется в тех условиях, когда организовать заземляющий контур типа ТN попросту невозможно. Суть реализации заключается в двух разделенных заземляющих устройствах. Чаще всего применяют при прокладке воздушных линий электропередач. Также его используют при аварийном состоянии нулевых проводников.

Особенность защиты человека от поражения током заключается в обязательной установке и использовании прибора защитного отключения с дифференциальным током не более 30 мА.

Вопрос-ответ

Теперь пройдемся по некоторым вопросам, касающимся заземления жилищ, которые часто задают люди.

Вопрос 1: Какой лучше использовать материал при установке заземлений?

Это важный вопрос, поскольку от этого зависит работоспособность всей сети.

Основными в заземлении являются контуры, которые обеспечивают отвод электрического тока и рассеивание его в землю.

Для создания контуров применяются изделия из металла или меди. Состоит он из вертикальных (электродов) и горизонтальных (обвязки) электродов.

Согласно ПУЭ в качестве вертикальных электродов можно использовать стальные пруты диаметром 16 мм.

Или же уголки сечением 100 мм и толщиной не менее 4 мм.

Подойдут и стальные трубы диаметром 32 мм, со стенками не менее 3,5 мм.

Если же материал изготовления электродов – медь, то можно использовать пруты диаметром 12 мм, трубы – 20 мм.

Для обвязки же подойдут стальные пруты на 10 мм или лента сечением 100 мм.

Что касается меди, то помимо прутов и труб для обвязки можно использовать медный многожильный трос сечением не менее 35 мм.

Что касается проводников, то для организации N и PEN-проводников должны использоваться медные провода сечением не менее 10 мм, и алюминиевые – не менее 16 мм.

Вопрос 2: Как распознать, какая система используется в доме?

Если нет возможности узнать в технической документации, какая из систем применена в доме, то можно узнать ее по определенным признакам.

Следует посмотреть на вводную проводку в ВРУ. Если при однофазной сети на ВРУ подходит 2 провода или 4 – при трехфазной сети, то это указывает на использование TN-C или TN-C-S.

Далее следует рассмотреть клемму подключения PEN-провода, если на ней происходит разделение проводки, то есть после ввода далее на квартиры идет отдельно N и PE-проводники, то это указывает на использование TN-C-S системы.

Если же количество входящих проводов на 1 больше (однофазная – 3 провода, а трехфазная – 5 проводов) – это означает, что в доме установлена система TN-S.

Вопрос 3: Если в доме используется система TN-C, можно ли ее модернизировать?

Переделать TN-C под более современную вполне можно. И для этого лучше использовать TN-C-S.

В таком случае не придется менять нулевой проводник на участке от подстанции к ВРУ.

Для доработки существующей системы достаточно будет провести монтаж дополнительного провода от ВРУ до распределительного щита, а также провести расщепление PEN-проводника на N и PE.

Проложенный провод и будет играть роль защитного проводника (РЕ). Важно только после расщепления его дополнительно заземлить.

Но помните, модернизация системы должна проводиться только квалифицированными специалистами. С электричеством шутки плохи.

Что такое нейтраль

В электротехнике нейтралью называют контакт, к которому подсоединены обмотки вырабатывающих генераторов или понижающих (повышающих) трансформаторов, используемых для питания сети.

• Нейтраль обмоток трансформатора соединенную, с заземляющим устройством установки, называется глухозаземленной.
• Нейтраль не соединенную, с заземлением, называют изолированной.
• Есть нейтрали соединенные с землёй через сопротивления.

Системы с глухозаземлённым нулевым проводом

Система зануления TN C впервые была применена компанией AEG в начале ХХ века. Классическим ее видом является обычная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Он одновременно является функциональным (N) и защитным (PE) «нолем», наглухо заземленным. С ним соединяют все корпуса и доступные токопроводящие части устройств. Самая большая проблема у системы возникает при обрыве нулевого провода, на токоведущих частях корпусов устройств появляется линейное напряжение в 1,73 раза больше фазного. При нормальной работе, попадание фазного провода на корпус приведет к короткому замыканию, но, благодаря специальным устройствам, произойдет мгновенное отключение, что оградит людей от удара током. В странах СНГ схема заземления TN C используется в наружном освещении и в зданиях, построенных до девяностых годов ХХ века.

Система TN-S

Самая надежная и безопасная система заземления TN-S была создана перед Второй мировой войной. Главная ее особенность заключается в раздельном использовании рабочего и защитного нулевого проводников, начиная от генератора электроэнергии. При трехфазном электроснабжении используются пять проводов, однофазном — три. Электробезопасность обеспечивается за счет практического дублирования защитного проводника. Независимо от места обрыва N проводника, система оставалась относительно безопасной. Позже, благодаря этому способу заземления были разработаны дифференциальные автоматы.

ГОСТ Р50571 и новая редакция ПУЭ предписывает при электроснабжении новых объектов, при капитальном ремонте зданий использовать систему зануления TN-S. Но ее распространению мешает высокая стоимость и то, что вся российская энергетика работает по четырехпроводной системе электроснабжения.

Система TN-C-S

Компромиссной стала система заземления TN-C-S, которая использовала преимущества TN-S, но по стоимости стала значительно дешевле. Все дело в том, что с трансформатора подача электроэнергии происходит с применением объединенного нуля «PEN», наглухо заземленного. При входе на объект PEN провод разделяется на защитный и рабочий нуль, но расщепление возможно и раньше ввода в сооружение. При обрыве провода PEN на участке генерирующая станция — здание, на корпусах электроустановок, появится опасное напряжение. Поэтому в системе заземления TN C S нормами предусмотрены особые меры защиты проводника PEN.

Система TT

Самый экономичный способ доставки электроэнергии на селе по воздушным линиям. Использование системы TN-S, как наиболее безопасной, обходится дорого, у систем заземления TN-C и TN-C-S сложно обеспечить надежную защиту нулевого проводника PEN. Поэтому часто используется система TT, с заземленным нулевым проводом у источника электропитания. При трехфазном электроснабжении система работает по четырехпроводной схеме с одним нулевым проводником.

Около приемника электроэнергии делается местное заземление, к которому присоединяют токоведущие части и корпуса устройств. В случае обрыва нулевого провода, а вне города это нередкое явление, на корпусе устройства не возникает опасного напряжения благодаря местному заземлению. В городской черте система заземления TT используется при электроснабжении временных сооружений, при этом обязательно должны быть установлены устройства защитного отключения и проведена грозозащита.

Система IT

Это система, в которой имеется полностью изолированный от земли нулевой провод или соединенный с ней через высокоомное сопротивление, а также наличие у потребителя электроэнергии собственного защитного заземления. Все токопроводящие части оборудования при этом надежно заземляются. Система IT применяется в электроустановках зданий с повышенными требованиями безопасности, например, в больницах для медицинского оборудования, в шахтах, карьерах. Мобильные электростанции тоже используют изолированную нейтраль, что позволяет использовать подключенные к ним электроприборы без заземления. Раньше система IT широко использовалась и в энергоснабжении деревянных домов. В Советском Союзе сети напряжения 127/220 В долгое время использовались с изолированным нулевым проводом, это было связано с отсутствием заземления в домах. С началом панельного строительства от нее отказались.

Сами заземляющие устройства прежде выглядели как набор трехметровых стальных стержней вкопанных в землю на расстоянии нескольких метров, вершины которых соединялись стальной полосой. Получившийся огромный контактный элемент проверялся на сопротивление, если превышал нормированную величину, то вкапывались дополнительные стержни, пока не получали необходимый результат. Недостатком его были большие занимаемые площади и недостаточная стойкость к коррозии. Современные заземляющие устройства лишены этих недостатков. Они строятся на основе омедненных стальных стержней, которые могут соединяться между собой при помощи латунных муфт и забиваться на глубину до 50 м. По верху соединяются медной полосой. За счет такой конструкции могут устанавливаться на любых грунтах, не требуют земляных работ и занимают мало площади.

Вот такими заземляющими устройствами и системами заземления обеспечивается электробезопасность людей.