Что такое PE и PEN проводники

Согласно ГОСТ Р50571.2-94 года классическая схема заземления содержит в своем составе следующие виды шин, отличающиеся по функциональному назначению:

• Фазные проводники.
• Шина N, представляющая собой так называемый «рабочий нуль», служащий для создания токовой цепи нагрузки (другое ее название – нейтраль 3-х фазной сети).
• PE – специально обустраиваемая защитная нулевая жила, используемая для организации повторного заземления и зануления на приемном (потребительском) конце.
• PEN – совмещенный проводник, выполняющий функции обеих рассмотренных выше шин.

Цветная маркировка проводов на схеме: Ф1-красный, Ф2-желтый и Ф3-зеленый цвета, N – синий, PE – желто-зеленый, а PEN – комбинация двух цветовых окрасок.

Для фазных проводов традиционно применяется трехцветная маркировка: Ф1-красный, Ф2-желтый и Ф3-зеленый цвета. Нейтральные проводники в рабочих схемах также отличаются особым колером (N – синий, PE – желто-зеленый, а PEN – комбинация двух цветовых окрасок).

Дополнительная информация: Каждый из этих проводников подбирается по сечению шины, которое не должно быть менее половины того же показателя для любой фазной жилы.

Умение различать типы нулевых проводов позволит пользователю разобраться в следующих важных вопросах:

• Как организуются защитные PE, N рабочие и совмещенные PEN проводники?
• Для каких целей нужен каждый из них?
• Как делается заземляющий контур на потребительской стороне?

Ответы на эти вопросы приблизят заинтересованного пользователя к пониманию принципа работы схем зануления и заземления. Для тех, кто давно не занимался этой темой, напомним, что под заземлением электросетей и оборудования понимается соединение открытых для случайного прикосновения токопроводящих частей с землей.

TN-S

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.

Что такое нейтраль

Чтобы понять, чем различные способы заземления отличаются один от другого – важно разобраться с тем, что представляет собой нейтраль, предусмотренная в любой электросети.

Нулевая точка трехфазных электрических сетей: а) заземленная наглухо, б) заземленная через высокоомное сопротивление, в) изолированная от земли

Ее наличие в составе комплекта проводов, обеспечивающих передачу электроэнергии от подстанции к потребителю, объясняется следующими обстоятельствами:

1. при организации трехфазного энергоснабжения токовые составляющие в каждой из фаз теоретически должны быть равными по величине;
2. при протекании по обратной ветви, называемой нейтралью, за счет векторного сложения (три фазы, сдвинутые одна относительно другой на 120 градусов) они, по сути, должны взаимно компенсироваться;
3. в реальности из-за перекоса фаз, вызванного неравномерностью распределения нагрузки, обратная составляющая тока через этот провод постоянно не равна нулю.

Важно! Более того, величина перекоса может достигать значительных величин, что и приводит к необходимости уделять нейтральному проводнику особое внимание.

Его общая толщина в частности, согласно ПУЭ не должна быть менее половины сечения фазных шин. В противном случае из-за значительных по величине токовых нагрузок нередко проявляется такое неприятное явление, как «отгорание нуля». Именно поэтому в нейтральном проводнике не допускается устанавливать защитные приборы, приводящие к его обрыву при срабатывании в случае перегрузок.

TNCS

TNCS подразумевает, что проводники PE и N объединены только, на участке линии.

системы заземления tn-c-s

Описание конкретных типов заземления системы

В стандарте [1] рассматривают следующие типы заземления систем для электрических систем переменного и постоянного тока:

Системы TN переменного тока

1. Система TN-S переменного тока  (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы TN-S), в которой во всей системе используют отдельный защитный проводник (см. рисунки 1, 2 и 3);

Рис. 1. Система TN-S трехфазная четырехпроводная с разделенными нейтральным проводником и защитным проводником во всей системе (на основе рисунка 31А1 из [1])
Рис. 2. Система TN-S трехфазная трехпроводная с разделенными заземленным фазным проводником и защитным проводником во всей системе (на основе рисунка 31А2 из [1])

2. Система TN-C-S  (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы TN-C-S), в которой в части системы применяют единый проводник, выполняющий функции нейтрального или заземленного фазного и защитного проводников (смотрите рисунки 3, 4 и 5). В электроустановках жилых и общественных зданий, торговых предприятий, медицинских учреждений запрещено применять PEN- и PEL-проводники. PEN- или PEL-проводник распределительной электрической сети должен быть разделен на нейтральный или заземленный фазный проводник и защитный проводник на вводе электроустановки (смотрите рисунки 4 и 5).

Рис. 3. Система TN-C-S трехфазная четырехпроводная, в которой PEN-проводник разделен на защитный проводник РЕ и нейтральный проводник N где-то в электроустановке (на основе рисунка 31B1 из [1])
Рис. 4. Система TN-C-S трехфазная четырехпроводная, в которой PEN-проводник разделен на защитный проводник РЕ и нейтральный проводник N на вводе электроустановки (на основе рисунка 31B2 из [1])
Рис. 5. Система TN-C-S однофазная двухпроводная, в которой PEN-проводник разделен на защитный проводник РЕ и нейтральный проводник N на вводе электроустановки (на основе рисунка 31B3 из [1])

3. Система TN-C переменного тока (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы TN-C), в которой во всей системе применяют единый проводник, выполняющий функции нейтрального или заземленного фазного и защитного проводников (см. рисунок 6). Электроустановки жилых и общественных зданий, торговых предприятий, медицинских учреждений запрещено выполнять с типом заземления системы TN-C.

Рис. 6. Система TN-C трехфазная четырехпроводная, в которой функции нейтрального и защитного проводников объединены в одном проводнике во всей системе (на основе рисунка 31C из [1])

4. Система ТТ (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы ТТ). Система питания при типе заземления системы ТТ имеет одну часть источника питания, находящуюся под напряжением, непосредственно заземленную. Открытые проводящие части электроустановки заземлены посредством присоединения к заземляющему устройству, имеющему заземлитель, электрически независимый от заземлителя заземляющего устройства источника питания (см. рисунок 7).

Рис. 7. Система ТТ трехфазная четырехпроводная с заземленным защитным проводником и нейтральным проводником во всей системе (на основе рисунка 31F1 из [1])

5. Система IT (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы IT). Система питания при типе заземления системы IT имеет все части, находящиеся под напряжением, изолированные от земли, или одну часть, находящуюся под напряжением, заземленную через полное сопротивление. Открытые проводящие части электрической установки заземлены отдельно или совместно, или через заземление системы в соответствии с требованиями пункта 411.6 IEC 60364-4-41 (см. рисунок 8).

Рис. 8. Система IT трехфазная трехпроводная со всеми открытыми проводящими частями, соединенными защитным проводником и заземленными совместно (на основе рисунка 31G1 из [1])

Системы постоянного тока

1. Система TN-S постоянного тока (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы TN-S). Заземленный полюсный проводник, например L-, в двухпроводной системе типа а) или заземленный средний проводник М в трехпроводной системе типа b) отделены от защитного проводника во всей электроустановке.

Рис. 9. Тип a: Система TN-S постоянного тока двухпроводная (на основе рисунка 31H из [1])
Рис. 10. Тип b: Система TN-S постоянного тока трехпроводная (на основе рисунка 31H из [1])

2. Система TN-C постоянного тока (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы TN-C). Функции заземленного полюсного проводника, например L-, и защитного проводника в двухпроводной системе типа а) объединены в одном PEL-проводнике во всей электроустановке или функции заземленного среднего проводника М и защитного проводника в трехпроводной системе типа b) объединены в одном РЕМ-проводнике во всей электроустановке. Электроустановки жилых и общественных зданий, торговых предприятий, медицинских учреждений, а также части этих электроустановок запрещено выполнять с типом заземления системы TN-C.

Рис. 11. Тип a: Система TN-C постоянного тока двухпроводная (на основе рисунка 31J из [1])
Рис. 12. Тип b: Система TN-C постоянного тока трехпроводная (на основе рисунка 31J из [1])

3. Система TN-C-S постоянного тока (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы TN-C-S). Функции заземленного полюсного проводника, например L-, в двухпроводной системе типа а) и защитного проводника объединены в одном PEL-проводнике в части электроустановки или функции заземленного среднего проводника М в трехпроводной системе типа b) и защитного проводника объединены в одном РЕМ-проводнике в части электроустановки. В электроустановках жилых и общественных зданий, торговых предприятий, медицинских учреждений запрещено применять PEL- и РЕМ-проводники.

Рис. 13. Тип a: Система TN-C-S постоянного тока двухпроводная (на основе рисунка 31K из [1])
Рис. 14. Тип b: Система TN-C-S постоянного тока трехпроводная (на основе рисунка 31K из [1])

4. Система ТТ постоянного тока (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы ТТ). Одна часть источника питания, находящаяся под напряжением, заземлена. Открытые проводящие части электроустановки заземлены посредством присоединения к заземляющему устройству, имеющему заземлитель, электрически независимый от заземлителя заземляющего устройства источника питания.

Рис. 15. Система TT постоянного тока двухпроводная (на основе рисунка 31L из [1])
Рис. 16. Система TT постоянного тока трехпроводная (на основе рисунка 31L из [1])

5. Система IT постоянного тока (система распределения электроэнергии, имеющая тип заземления системы IT). Все части источника питания, находящиеся под напряжением, изолированы от земли или одна его часть, находящаяся под напряжением, заземлена через полное сопротивление. Открытые проводящие части электроустановки заземлены.

Рис. 17. Система IT постоянного тока трехпроводная (на основе рисунка 31M из [1])

Монтаж и подключение провода СИП – разбираем тонкости

Доброго времени суток! Но начну сегодня с недобрых сведений. Если посмотреть статистику причин возникновения…

Далее 06.07.2021

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:

• N — функциональный «ноль»;
• PE — защитный «ноль»;
• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

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..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

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

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» — ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

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.

Заземление сварочных аппаратов

Кроме корпуса сварочного аппарата заземлению подлежит один из выводов вторичной обмотки оборудования (ко второму подключается держатель электродов). Заземляемый вывод вторичной обмотки обозначают графически и оснащают стационарным выведенным фиксатором (для надежной стыковки с заземлителем).

Уровень переходного сопротивления заземлительного контура не должен быть выше 10 Ом. Если нужно поднять электропроводимость контура, контактную площадь делают больше стандартной.

Как и в случае с другими электроустановками, последовательное объединение сварочного оборудования не разрешается. Каждый аппарат должен иметь выделенное соединение с магистралью заземления здания.

TN и ее разновидности

Существующие системы заземления действующих электроустановок классифицируются по следующим основным признакам:

• Рабочее состояние нейтрали (глухо заземленная или полностью изолированная).
• Порядок ее проводки на протяжении всего участка прокладки трассы от подстанции с понижающим трансформатором до электроустановки потребителя.
• Особенности подключения заземляемой нагрузки к нейтрали.

Основным рабочим документом, определяющим деление на виды заземления на территории России, является ПУЭ (в частности – пункт 1.7). В нем приводится описание характерных признаков, по которым принято дифференцировать действующие системы ЗУ. Их сокращенное обозначение построено на основе сочетания первых букв слов «Terre», «Neuter», «Isole», что переводится с французского языка как «земля», «нейтраль» и «изолированная».

Cхемы заземления TN в 3-х различных исполнениях, обозначаемых как TN-C, TN-S, TN-C-S

Значение каждого символа, применяемого при их обозначении, расшифровывается следующим образом:

• T – означает заземление вообще.
• N – это значит, что оно подсоединено к нейтрали.
• I – изолированное состояние шины.
• C (от начальной буквы слова «common» или общая жила) – информирует о совместной прокладке или объединении функций рабочего и защитного проводников.
• S (от начального значка английского «select») – означает раздельное использование этих же проводов.

В приведенных способах маркировки по последовательности и виду букв можно судить о способе защиты источника тока и особенностях схем защитного заземления, обустраиваемых на потребительской стороне. При организации промышленных электросетей различают схемы заземления TN, TT и IT. Самая первая из них, относящаяся к наиболее распространенным, встречается в 3-х различных исполнениях, обозначаемых как TN-C, TN-S, TN-C-S. Чтобы четко понимать основные различия этих способов обустройства защиты потребуется рассмотреть каждый из предложенных вариантов более подробно.

Важно! Из фрагмента обозначения «N» следует, что для подсоединения нулевых проводников (независимо от их прямого назначения) применяется глухозаземленная нейтраль питающих обмоток понижающего трансформатора.

Также важно помнить о том, что все токопроводящие корпуса и экраны на потребительской стороне подключаются к нулевому проводнику, подсоединенному к этой же нейтрали (другими словами – они надежно заземляются).

Обустроенная таким образом схема имеет следующую характерную особенность: ее «ноль» или шина N подключена к собственному контуру заземления, имеющемуся на трансформаторной станции. Глухозаземленной такая нейтраль называется потому, что между ней и контуром заземления не устанавливается ни дугогасящего реактора, ни других видов защитных средств. Ниже приводится описание различных модификаций TN.

TN-C

Согласно использованному в названии буквенному обозначению, для нее характерно объединение двух проводящих ток шин (вспомним, что «C» – это по-английски common или общий провод). Классическая схема заземления TN-C представляет собой традиционную четырех проводную линию энергоснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводником (смотрите фото ниже).

Традиционная четырех проводная линия энергоснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводником

Последняя из обозначенных типов шин представлена в данном случае совмещенным электрическим проводником, со стороны подстанции наглухо заземленным на собственный контур. На приемном конце к нему посредством медных шинок подсоединяются все открытые токопроводящие элементы корпусов и металлические части приборов (кроме того, сюда же подключается рабочий ноль). У этой системы имеется целый ряд недостатков, основные из которых перечислены ниже:

1. возможность потери защитных функций при случайном обрыве или отгорания нейтрали (нулевой жилы), приводящая к угрозе поражения высоким напряжением;
2. отсутствие в розетках электросетей отдельного проводника, обеспечивающего полноценное заземление (так называемое «расщепление» на щитке специалистами, как правило, в расчет не принимается);
3. невозможность организации повторного заземления из-за совмещенности защитных и рабочих функций;
4. как вынужденная мера – необходимость применять схему защитного зануления, то есть соединять корпус оборудования с нулевым проводом.

Дополнительная информация: В последнем случае основным прибором защиты является пороговый элемент (автомат), установленный на стороне потребителя и мгновенно отключающий цепь питания при попадании фазы на корпус.

Высокая скорость срабатывания автоматического выключателя не позволяет опасным токам достичь значений, угрожающих жизни прикоснувшегося к корпусу оборудования человека. Важнейшим ограничением при необходимости организации вынужденной защиты бытовых приборов является запрет на совмещение заземления и уравнивания потенциалов в ванных комнатах квартир. Сегодня эта схема на практике используется крайне редко; она до сих пор сохранилась лишь в строениях, относящихся к категории старого жилья. Кроме того, ее иногда применяют в электрических сетях, предназначенных исключительно для уличного освещения, в которых вероятность поражения опасным потенциалом очень мала.

Заземляющие системы TN-S

Более универсальная и безопасная в плане эксплуатации защитная схема TN-S отличается раздельной прокладкой рабочей и защитной нулевых шин (смотрите фото ниже).

Более универсальная и безопасная в плане эксплуатации защитная схема TN-S

Она была разработана, а затем внедрена в сетевые структуры действующих электрических подстанций еще в 30-е годы прошедшего века. Одновременно с высоким уровнем безопасности, обеспечиваемым этой системой, данный подход к обустройству защитных цепей имеет один, но очень важный недостаток. Он касается экономической стороны прокладки трасс и связан со значительным расходом кабельного материала (общая длина проводов в этом случае увеличивается вдвое).

Соответственно и издержки на организацию прокладки такой системы заметно возрастают. Еще одним характерным признаком этого способа защиты от поражения электрическим током является увеличение числа проводников, поступающих на вводное распределительное устройство к потребителю.

Обратите внимание: Подача 3-х фазного напряжения в этом случае осуществляется по пяти проводам, а при однофазном питании – по трем (вместо 2-х в системе TN-C).

Для заземления, производимого по методу «наглухо» на стороне источника поставляемой энергии, берется совмещенная нулевая шина. В положениях ГОСТ Р50571 и самой последней (обновленной) версии ПУЭ содержатся рекомендации по обустройству на вновь вводимых объектах системы TN-S, позволяющей обеспечить требуемый уровень безопасности. С другой стороны ее широкому внедрению во все работающие и запускаемые с нуля энергетические комплексы препятствуют высокие затраты на прокладку кабельных изделий по двум параллельным линиям. Кроме того, этому мешают сложившаяся за многие годы традиция и привязанность энергетики нашей страны к четырехпроводным схемам трехфазного питания (два провода на вводе в квартиру).

TN-C-S

В качестве промежуточного варианта, вобравшего в себя положительные стороны обеих рассмотренных систем, была разработана еще одна схема, отличающаяся следующими особенностями:

1. для оптимизации расходуемых на ее обустройство средств начальный участок трассы прокладывается в виде совмещенного проводника, а оставшаяся ее часть изготавливается в полностью раздельном виде (как TN-S);
2. такое разбиение позволяет получить вполне пригодную к эксплуатации систему, не требующую значительных расходов и по безопасности не уступающую второму (раздельному) варианту;
3. разбиение на два проводника (защитную и нулевую шину) на вводе к потребителю позволяет обособить их функционально именно на этом не очень длинном участке;
4. благодаря такому приему удается совместить возможность получения полноценного вертикального заземления и сэкономить на прокладываемых проводах;
5. вертикальное заземление – это вбитые в землю металлические штыри, соединенные на сварку стальными перемычками (последние условно относят к горизонтальным элементам контура).

Обратите внимание: В этом случае на вводе в квартиру и к розеткам в жилых помещениях подводятся три жилы вместо двух, применяемых в системе TN-C.

Их наличие позволяет в частном доме организовать полноценное и надежное повторное заземление.

Промежуточный вариант, вобравший в себя положительные стороны рассмотренных систем TN-C и TN-S

При сравнении систем заземления TN-C-S и TN-S необходимо отметить следующие их различия:

1. у первой из них имеются существенные недостатки, схожие с теми же минусами, что и у полностью совмещенной схемы прокладки нулевых проводников;
2. они состоят в том, что при случайном повреждении или отгорании провода PEN на участке от трансформаторной подстанции до места расщепления все обслуживаемое оборудование останется без защиты и нуля;
3. во-вторых, в этом случае по аналогии с первым вариантом, нельзя воспользоваться занулением схемы которое нередко применяется для защиты человека и электрических установок;
4. в системе TN-S по понятным причинам этого случиться не может, поскольку вся рабочая токовая нагрузка приходится на соответствующий провод N, проложенный отдельно от защитной шины PE.

По этой причине при разработке и внедрении системы TN-C-S действующими нормативными актами предписываются особые меры защиты совмещенного PEN провода от непреднамеренного повреждения.

Заземляющие системы TT и IT

Схемы заземляющих систем TT и IT

Схема ТТ

Заземление TT применяется в тех исключительных случаях, когда обеспечить надежную защиту с применением системы TN-C-S не представляется возможным или связано со значительными затруднениями. Это в основном касается удаленных от городских центров территорий, обычно относящихся к отдаленным сельским местностям и регионам. В этих условиях все чаще применяются системы заземления TT, в которых предусматривается «глухое» соединение нейтрали трансформатора с землей с последующей передачей 3-х фазного напряжения с использованием четырехпроводной линии.

Дополнительная информация: Четвертой шиной в этом случае является так называемый «функциональный» или рабочий нуль N (он же – нейтральный провод).

На стороне, где располагаются нагрузки, как правило, обустраивается уже не повторное, а местное заземление вертикально-штыревого типа. К нему подключаются все медные шины-проводники PE, подсоединяемые с другой стороны к корпусу электрооборудования.

Четырехпроводная система заземления TT

Эта система официально разрешена к применению на территории России совсем не так давно. Несмотря на это она быстро «прижилась» в различных условиях эксплуатации энергосистем и широко используется в сельских районах, удаленных от городских центров на значительные расстояния. В пределах городской черты схема заземления типа TT нередко применяется при обеспечении электричеством различных торговых точек и небольших временных построек, связанных с оказанием бытовых услуг.

Дополнительная информация: Помимо этого, эти системы часто используются при электроснабжении бытовок и строительных вагончиков, временно устанавливаемых в границах возводимых объектов.

При этом подходе к организации систем защитного заземления должны выполняться особые требования. Они касаются вопроса установки в обслуживаемые цепи приборов и устройств защитного отключения (УЗО), а также специальных молниеотводов с функцией защиты от грозы.

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.

Технологии устройства заземления

Контур заземления устанавливается по одной из двух технологий:

• Традиционная.
• Модульно-штыревая.

Традиционная технология

По правилам традиционной технологии заземление выполняется из черного металла. В этих целях могут быть использованы полоски, трубы, уголки. Для начала выбирается подходящее для оборудования заземляющего контура место в почве. Затем на расстоянии 5 м друг от друга вкапываются в грунт металлические электроды (на глубину около 3 м в зависимости от объекта). Далее они собираются в общий контур с помощью сварки и стальной полоски.

Из-за трудоемкой установки и коррозии, свойственной металлу, сейчас чаще применяется более современная модульная технология.

Типы искусственного заземления

Основной регламентирующий документ в России, который позволяет использовать разные системы заземления — ПУЭ пункт 1,7. Он был разработан с учетом способов устройства заземляющих систем, их классификации и принципов. Документ утвержден специальным протоколом Международной электротехнической комиссии.

Сокращенные названия существующих систем являются сочетаниями первых букв французских слов.

• Т – заземление.
• N – подсоединение к нейтрали.
• I — изолирование.
• С – соединение рабочего и защитного нулевых проводников в один провод.
• S – раздельное использование защитного и рабочего нулевых проводников.

Чтобы понять, в чем заключаются отличия и способы реализации, нужно ознакомиться с каждой разновидностью более детально.

Устройство заземления TN

Самый распространенный вид заземляющих систем. Суть его заключается в соединении нулей с землей вдоль всей длины. Этот тип имеет еще одно альтернативное название – снабжение глухозаземленной нейтрали.

Для реализации способа требуется технологично вбить в вертикальном положении группу штырей в землю, чтобы глубина залегания была не менее 2,5 метров. Все штыри должны быть соединены друг с другом при помощи кабеля и полоски в единый контур жилого дома.

Система TN-C

Достаточно устаревшая система, которая все еще используется в старых жилых фондах. Суть защиты заключается в том, что ноль N играет также роль защитного провода РЕ, две функции совмещены в одном проводнике. Преимущество этого способа заключается в простоте реализации и бюджетном изготовлении, предназначен для электрических приборов мощностью не более 1000 В.

На сегодняшний день этот тип несет потенциальную опасность, поскольку не имеет ни единого отдельного проводника. Если при аварийной или нештатной ситуации обрывается нулевой провод, весь электрический потенциал концентрируется на приборах, а это уже несет опасность для здоровья и жизни человека, есть вероятность образования пожара.

Система TN-S

TN-S

В проектируемых новых зданиях используется новая заземляющая система. Суть ее реализации заключается в присутствии отдельного провода фазы, нейтрали и защитного проводника. Проводники РЕ и N – отдельные составляющие системы электроснабжения.

Из принятых и утвержденных способов заземления электрической сети система TN-S считается самой безопасной и надежной. Из недостатков следует выделить дороговизну.

Система заземления TN-C-S

Система заземления TN-C-S

Данная заземляющая система вобрала в себя лучшие качества своих предшественников и частично исключила их недостатки. Способ относительно прост в реализации, еще одно достоинство вида – можно реализовать во время реконструкции и модернизации устаревших зданий. Смысл состоит с организации системы TN-C, здесь разделяют нейтральный провод на два проводника N и PE, далее начинает реализовываться способ TN-S.

Однако по-прежнему не решена проблема защитного контура системы ТN-С. Если шина обрывается, весь электрический потенциал концентрируется на бытовых приборах. Бороться с этим недостатком можно с помощью вспомогательных конструкций, например, реле напряжения, которое способно автоматически проводить аварийное отключение приборов от сети.

Что такое PE и PEN проводники?

PEN-проводник — это проводник, совмещающий в себе функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника. Он идет от подстанции и разделяется на PE и N проводники, непосредственно у потребителя.

Читайте также:  Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

PE-проводник — это защитное заземление, которое мы используем, например,  в квартире в розетке с заземлением. PE-проводник используется для заземления устройств, установок и приборов, где уровень напряжения не превышает 1 кВ.

Данный тип заземления используется только для гарантии безопасности. Такое заземление обеспечивает непрерывное соединение всех открытых и внешних деталей. Механизм обеспечивает стекание тока на землю, которое появилось вследствии попадания электрического тока на корпус какого-либо устройства.

PEN-проводник (объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника) применяется при использовании системы заземления типа TN-C.