Tn s схема: Система заземления TN-S. Схема подключения, описание системы TN-S

Система заземления TN-S. Схема подключения, описание системы TN-S

Самой эффективной системой защитного заземления, обеспечивающей максимальную защиту людей от поражения электрическим током, является система заземления TN-S.

Раньше в жилых зданиях использовалось заземление морально устаревшего типа TN-С и ГОСТ Р50571 рекомендует заменить его новой, более современной системой защиты. В этой статье рассказывается про особенности системы TN-S, схемах подключения к ней электроприборов, а также о достоинствах и недостатках этого вида защиты.

Описание системы заземления TN-S

Этот вид защитного заземления первоначально был внедрён в 30-х годах ХХ века в европейских странах, где уже более 50 лет является основным. Перед российскими электрокомпаниями сейчас ставится задача перевести на эту схему защиты всех потребителей.

Система заземления TN-S проектируется и устанавливается во всех новых кабельных и воздушных линиях, а так же при замене существующих сетей.

Для этого вместо четырёхжильного провода (A,B,C,PEN) на всём протяжении от трансформаторной подстанции до ввода в здание прокладывается пятижильный кабель (A,B,C,N,PE). В квартиру в этом случае ввод осуществляется трёхжильным проводом (L,N,PE).

Описание системы заземления TN-S имеется в ПУЭ п.1.7.132. В данной схеме нулевой защитный (N) и нулевой рабочий (PE) проводники не связаны между собой на всем протяжении. К потребителю от источника питания приходит три фазы, ноль и заземление, либо фаза, ноль, заземление (при однофазном питании).

Вместо заземления этого типа при реконструкции имеющихся сетей допускается монтаж более простой и дешёвой схемы TN-C-S.

Дело в том, что перевод существующих линий на схему TN-S обходится достаточно дорого. При этом требуется полная замена вводных кабелей с 4 жильных на 5 жильные или реконструкция всех столбов и прокладка дополнительного провода воздушной линии.

Информация! Любая система заземления, применяемая в жилом фонде, предусматривает подвод заземляющего проводника РЕ к квартире и разводку его по всем комнатам и розеткам.

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.

Принцип работы системы заземления TN-S

Электрическая схема питания электроприборов, подключённых к системе TN-S, а аналогична обычной схеме электроснабжения, которая использовалась со времён Теслы и Эдисона. Отличие заключается в наличии дополнительного провода, соединяющего корпус оборудования со средней точкой вторичной обмотки трансформатора. Разделение нейтрали N и заземления РЕ позволяет исключить попадание высокого напряжения на непредназначенные для этого части электроприборов.

В системе заземления TN-S нейтраль трансформатора соединяется с заземляющими устройствами напрямую, без автоматов или рубильников. Такая нейтраль называется «глухозаземлённой».

Согласно ГОСТ Р 50571.1-2009 п.312.2.1.1, заземлять проводник РЕ в дальнейшем нет необходимости. Однако при монтаже этой схемы следует учесть требования ПУЭ п.7.1.87, согласно которым в водном щитке этот провод присоединяется к системе уравнения потенциалов СУП.

Для этого соединяются следующие элементы:

  1. провод РЕ, приходящий из трансформаторной подстанции;

  2. стальные трубы коммуникаций, в том числе те, в которых проложены кабеля;

  3. металлические элементы конструкции и инженерных сооружений.

  4. корпус вводного электрощита и этажных щитков.

При пробое изоляции на корпус через заземление начинает идти ток, что вызывает отключение автоматического выключателя. Если же он недостаточен для срабатывания защиты то, благодаря заземлению, напряжение на корпусе будет отсутствовать. Это позволит избежать электротравмы, а появляющийся при этом ток утечки вызовет срабатывание УЗО.

Соединение большинства бытовых электроприборов с заземлением происходит в розетках с заземляющим контактом, во время монтажа к которому присоединяется провод РЕ.

Важно! В системах защитного заземления TN-S и TN-C-S розетки подключаются трёхжильным кабелем. К заземляющему контакту присоединяется провод с жёлтой или жёлто-зелёной изоляцией.

Достоинства системы TN-S по сравнению с другими системами

На сегодняшний день система защитного заземления TN-S обеспечивает максимально возможную защиту людей от поражения электрическим током. Её надёжность можно ещё больше повысить, если дополнительно установить систему уравнивания потенциалов и подключить УЗО или дифавтомат.

Дополнительное достоинство этого вида защиты в отсутствии необходимости устанавливать контур заземления в каждом доме. Такие заземления, согласно ПТЭЭП п.2.7.9., требуют ежегодной проверки своего состояния. Естественно, в большинстве случаев она проводится формально или не производится совсем, что не делает проживание в доме более безопасным.

Ещё одно преимущество заключается в том, что вся электронная аппаратура, находящаяся в металлическом заземлённом корпусе, оказывается защищённой от высокочастотных помех. Такие помехи создают электробритвы, пылесосы, электросварка и другая аппаратура. Поэтому эту систему предпочитают работники, имеющие дело с компьютерными сетями, телевидением, звукозаписывающей и радиолокационной аппаратурой.

Единственный, но существенный, недостаток этой системы заключается в её более высокой цене, поэтому допускается использовать вместо схемы TN-S уже установленное заземление типа TN-C-S.

Заключение

Подводя итог статье можно увидеть, что система TN-S является лучшей из существующих видов заземления и должна применяться во всех новых электросетях. При невозможности заменить на эту схему существующие линии электропередач следует использовать схему TN-C-S.

Похожие материалы на сайте:

  • 5 систем заземления согласно ПУЭ

  • Система заземления TT для частного дома

уникальная надежность домашней сети электроснабжения

Электросети и электроустановки начиная с этапа проектирования, монтажа, да и последующей эксплуатации нуждаются в организации правильной системы заземления. Её конструкцию можно реализовать в двух вариантах: естественном или искусственном. Первый вариант предполагает использование любых предметов, которые изготовлены из металла и постоянно пребывают в земле. К этому классу относят все, что находится глубоко в почве и способно проводить ток. Вплоть до примитивной арматуры. Недостатком таких конструкций является невозможность предугадать степень их электрического сопротивления, а значит — и другие характеристики сети не поддаются доскональному изучению. Подобный подход не позволяет гарантировать эксплуатацию оборудования в штатном режиме без искажения основных параметров безопасности.

Полное их обеспечение возможно лишь в случае создания искусственного заземления, одним из которых является система заземления TN-S. Все конструкции искусственного заземления имеют определенное буквенное обозначение согласно принятым международным нормам:

«Т» (terre — земля) — означает заземление;
«N» сокращение слова neuter, что переводится как нейтраль и говорит о соединение цепи с нулевым рабочим проводом;
«РЕ» — обозначает наличие нулевого защитного проводника;
«PEN» — совмещение нулевого рабочего проводом с защитным.

Схема заземления TN-S возникла в Европе еще в далеком 1940 году, но в СССР не была слишком распространена из-за её дороговизны. Подход к системе на основе современных технологий позволил преодолеть этот недостаток. Инновационные меры позволили практически воплотить все преимущества данной схемы без особых материальных затрат.

Основываются они передаче электроэнергии с подстанций с использованием комбинированного кабеля заземления. Благо теперь он стоит недорого. И только на входе в сооружение как бытового, так и производственного уровня функции заземления распределяются на два независимых проводника: защитный РЕ и нулевой рабочий N.

В большинстве спальных районах новой застройки уже стараются внедрять электроснабжение в соответствии с современными европейскими веяньями. Естественно, переоборудование всего фонда жилых, административных, общественных и производственных строений потребует длительного времени и немалых затрат, поскольку обновлению придется подвергнуть почти всю энергетическую структуру, в диапазоне от источников питания и до бытовых розеток в квартирах.

Введите номер, чтобы получить бесплатную консультацию электромонтажника с 16-летним стажем

Нажимая кнопку, вы даете согласие на обработку своих персональных данных и соглашаетесь с Политикой конфиденциальности

Принципиальные отличия передачи электроэнергии по системе TN-S

Наиболее кардинальное отличие заключается в доставке электроэнергии к потребителям в трехфазных сетях по пяти проводам, а в однофазных по трём. Таким образом, получается, что технические линии электропередачи при подобном подходе состоят из пяти кабелей, где помимо непосредственной передачи фаз присутствуют еще два соединения. Обычное нулевое подключение «PN» естественно в схеме питания любого оборудования, основанного на взаимодействие с электроэнергией. Кабель с обозначением «PE» выполняет функцию дополнительной защиты и наглухо привязан к естественному заземлению.

Говоря более доступным языком, не препятствуя основной схеме подключения, на рабочие входы трехфазной нагрузки электроцепи подводятся фазы и заземление корпуса. Но этого недостаточно, чтобы оператор установки почувствовал себя в безопасности. Последнее, пятое соединение существует в форме перемычки между корпусом электроприбора и землей. В отношении к ситуации с однофазными цепями питания, то в обязательном порядке оно обвязывается тремя проводниками, по одному из которых непосредственно бежит ток, второй значится нулевым, последний, третий, связывает корпус с землей. Квартира — это та площадь, где подобное обустройство даёт электроприборам, необходимым в быту, возможность подключения за счет розеток с гнездами с тремя гнездами, либо трехштекерных электрических вилок в совокупности с заземляющими ножами. Согласитесь — это во многом безопасней.

В чем притягательные преимущества передачи электроэнергии по системе TN-S?

Увеличение метража проводов даже при новых технологиях ведет к увеличению затрат, так чем же они компенсируются, спросит проектировщик.

Первое и возможно главное — система повышает уровень пожарной безопасности. Значительно снижается возможность появления очагов возгорания из-за нестабильности электропроводки. Вариант подключения по системе TN-S практически ведет к оптимальному режиму работы механизмов аварийного отключения электропитания. Такой любимый ранее проектировщиками вариант TN-C в основном основывался на желании использовать защитные устройства в качестве предотвращения токов утечки, и срабатывало оно лишь при прикосновении к прибору, у которого сопротивление изоляции было снижено. Даже кратковременное протекание электротока через тело человека грозит нехорошими последствиями. TN-S исключает подобный риск. Система отключает подачу электричества при первом же появлении токов утечки.

Второе и не менее важное достоинство заключается в отсутствии необходимости неусыпного контроля над контуром заземления. Всем конструкциям свойственно естественное старение под воздействием внешней среды. В ситуации с электропитанием это может привести к смерти человека. В данной ситуации TN-S значительно облегчает задачу. К тому же отпадает необходимость присоединения корпусов электроприборов к естественным источникам заземления, а все эти навешенные перемычки сильно снижают эстетический уровень восприятия.

В условиях того, что нынешняя теле и радиоаппаратура весьма подвержена воздействию наводок и помех высокой частоты, становится необходимым домашнюю электронику переподключить на сети питания раздельными нулевыми проводниками PE и PN. Если, конечно, нет желания наслаждаться помехами на видео картинке. Система TN-S обеспечит высокое качество изображения.

При достаточно обширном наборе преимуществ системы, единственным недостатком остается все-таки относительная дороговизна смены проводки по сравнению с муниципальным монтажом. С другой стороны каждый решает сам, что предпочтительней. Собственная безопасность и спокойная жизнь без заботы о состоянии домашней проводки либо несколько сэкономленных денег.

Дожидаться осуществления федеральных программ по переводу энергосети на новый уровень придется еще довольно долго. Ускорить процесс можно в условиях загородного домостроения при помощи системы TN-C-S, которая с одной стороны обладает всеми преимуществами TN-S, с другой не противоречит требованиям федеральных Правил устройства электроустановок. Перейти на неё довольно просто как в коттеджном поселке, так и в условиях небольшой загородной дачи. По деньгам обустроить безопасной заземляющий контур не выглядит особо ужасающе. Переподключение к нему домашней электросети приведет её в соответствие с системой заземления TN-S, а следовательно сделает абсолютно надежной.

Система электропитания с помощью устройств защиты от перенапряжения УЗИП

Перейти к содержанию не очень строго. Международная электротехническая комиссия (МЭК) приняла единообразные положения для этого, и это называется системой TT, системой TN и системой IT. Какая система TN делится на системы TN-C, TN-S, TN-C-S. Ниже приводится краткое введение в различные системы электропитания.

система электропитания

В соответствии с различными методами защиты и терминологией, установленными IEC, низковольтные системы распределения электроэнергии делятся на три типа в соответствии с различными методами заземления, а именно системы TT, TN и IT, и описываются как следует.

Система электроснабжения TN-C

Система электроснабжения в режиме TN-C использует рабочую нейтральную линию в качестве линии защиты от пересечения нуля, которую можно назвать линией защитной нейтрали и которая может быть представлена ​​PEN.

Система электроснабжения TN-C-S

Для временного электроснабжения системы TN-CS, если передняя часть питается по методу TN-C, а в строительных нормах указано, что на строительной площадке необходимо использовать TN-S система электропитания, общая распределительная коробка может быть разделена на заднюю часть системы. Вне линии PE особенности системы TN-CS следующие.

1) Линия рабочего нуля N соединяется с линией специальной защиты PE. Когда несимметричный ток линии велик, на нулевую защиту электрооборудования влияет нулевой потенциал линии. Система TN-C-S может снизить напряжение корпуса двигателя относительно земли, но не может полностью устранить это напряжение. Величина этого напряжения зависит от небаланса нагрузки проводки и длины этой линии. Чем более несимметрична нагрузка и чем длиннее проводка, тем больше смещение напряжения корпуса устройства относительно земли. Поэтому требуется, чтобы ток небаланса нагрузки не был слишком большим, а линия PE должна многократно заземляться.

2) Линия PE ни при каких обстоятельствах не может входить в устройство защиты от утечки, поскольку устройство защиты от утечки в конце линии вызовет срабатывание переднего устройства защиты от утечки и приведет к крупномасштабному отключению электроэнергии.

3) В дополнение к линии PE, которая должна быть подключена к линии N в общей коробке, линия N и линия PE не должны быть подключены в других отсеках. На линии PE не должны устанавливаться выключатели и предохранители, а в качестве PE не должно использоваться заземление. линия.

В результате приведенного выше анализа система электропитания TN-C-S временно изменена в системе TN-C. Когда трехфазный силовой трансформатор находится в хорошем рабочем состоянии, а трехфазная нагрузка относительно сбалансирована, эффект системы TN-C-S при использовании электроэнергии в строительстве все еще возможен. Однако в случае несбалансированных трехфазных нагрузок и выделенного силового трансформатора на строительной площадке необходимо использовать систему электроснабжения TN-S.

Система электроснабжения TN-S

Система электроснабжения в режиме TN-S — это система электроснабжения, строго отделяющая рабочую нейтраль N от выделенной линии защиты PE. Она называется системой электроснабжения TN-S. Характеристики системы электроснабжения TN-S следующие.

1) При нормальной работе системы ток на выделенной линии защиты отсутствует, но имеется несимметричный ток на линии рабочего нуля. На линии РЕ на землю напряжения нет, поэтому нулевая защита металлической оболочки электрооборудования соединена со специальной линией защиты РЕ, которая является безопасной и надежной.

2) Рабочая нейтральная линия используется только в качестве однофазной цепи нагрузки освещения.

3) Специальная защитная линия PE не может разрывать линию и не может проникать в реле утечки.

4) Если устройство защиты от утечки на землю используется на линии L, рабочая нулевая линия не должна повторно заземляться, а линия PE имеет повторное заземление, но она не проходит через устройство защиты от утечки на землю, поэтому устройство защиты от утечки также может устанавливать на линии L питания системы TN-S.

5) Система электроснабжения TN-S безопасна и надежна, подходит для систем электроснабжения низкого напряжения, таких как промышленные и гражданские здания. Перед началом строительных работ необходимо использовать систему электроснабжения TN-S.

Система электропитания ТТ

Метод ТТ относится к защитной системе, непосредственно заземляющей металлический корпус электрического устройства, которая называется системой защитного заземления, также называемой системой ТТ. Первый символ T указывает на то, что нейтральная точка энергосистемы заземлена напрямую; второй символ Т указывает на то, что проводящая часть нагрузочного устройства, не подвергающаяся воздействию тела под напряжением, непосредственно связана с землей, независимо от того, как система заземлена. Все заземления нагрузки в системе ТТ называются защитными заземлениями. Характеристики этой системы питания следующие.

1) Когда металлический корпус электрооборудования заряжен (фазная линия касается корпуса или изоляция оборудования повреждена и протекает), защита заземления может значительно снизить риск поражения электрическим током. Однако низковольтные автоматические выключатели (автоматические выключатели) не обязательно срабатывают, в результате чего напряжение утечки на землю устройства утечки превышает безопасное напряжение, которое является опасным напряжением.

2) Когда ток утечки относительно мал, даже предохранитель может не сработать. Поэтому для защиты также требуется устройство защиты от утечек. Поэтому систему ТТ трудно популяризировать.

3) Заземляющее устройство системы ТТ потребляет много стали, сложно перерабатывается, времени и материалов.

В настоящее время некоторые строительные подразделения используют систему ТТ. Когда строительная единица заимствует свой источник питания для временного использования электричества, используется специальная линия защиты, чтобы уменьшить количество стали, используемой для заземляющего устройства.

Отделить вновь добавляемую линию спецзащиты линии PE от линии рабочего нуля N, которая характеризуется:

1 Отсутствует электрическая связь между линией общего заземления и линией рабочей нейтрали;

2 При нормальной работе рабочая нулевая линия может иметь ток, а линия специальной защиты не имеет тока;

3 Система TT подходит для мест с очень рассеянным защитным покрытием.

Система электропитания TN

Система электропитания режима TN Данный тип системы электропитания представляет собой систему защиты, которая соединяет металлический корпус электрооборудования с рабочим нейтральным проводом. Она называется системой нулевой защиты и обозначается TN. Его особенности заключаются в следующем.

1) Когда на устройство подается питание, система защиты от перехода через ноль может увеличить ток утечки до тока короткого замыкания. Этот ток в 5,3 раза больше, чем у системы ТТ. На самом деле, это однофазное короткое замыкание, и перегорает плавкий предохранитель. Расцепитель низковольтного автоматического выключателя немедленно сработает и отключится, отключив неисправное устройство и сделав его более безопасным.

2) Система TN экономит материалы и человеко-часы и широко используется во многих странах и странах Китая. Это показывает, что система ТТ имеет много преимуществ. В системе электропитания режима TN она делится на TN-C и TN-S в зависимости от того, отделена ли защитная нулевая линия от рабочей нулевой линии.

Принцип работы:

В системе TN открытые проводящие части всего электрооборудования подключаются к защитной линии и к точке заземления источника питания. Эта точка заземления обычно является нейтральной точкой системы распределения электроэнергии. Система питания системы TN имеет одну точку, которая напрямую заземлена. Открытая токопроводящая часть электроприбора подключается к этой точке через защитный проводник. Система TN обычно представляет собой трехфазную сеть с заземлением нейтрали. Его характеристика заключается в том, что открытая проводящая часть электрооборудования напрямую подключается к точке заземления системы. Когда происходит короткое замыкание, ток короткого замыкания представляет собой замкнутый контур, образованный металлической проволокой. Образуется металлическое однофазное короткое замыкание, в результате чего возникает достаточно большой ток короткого замыкания, чтобы защитное устройство могло надежно действовать для устранения неисправности. Если рабочая нейтральная линия (N) повторно заземлена, при коротком замыкании корпуса часть тока может быть отведена на повторную точку заземления, что может привести к тому, что защитное устройство не сможет надежно работать или избежать отказа, тем самым расширяя разлом. В системе TN, то есть трехфазной пятипроводной системе, N-линия и PE-линия проложены отдельно и изолированы друг от друга, а PE-линия подключается к корпусу электроприбора вместо N-линия. Поэтому самое важное, что нас волнует, — это потенциал провода PE, а не потенциал провода N, поэтому повторное заземление в системе TN-S не является повторным заземлением провода N. Если линия PE и линия N заземлены вместе, поскольку линия PE и линия N соединены в точке повторного заземления, линия между точкой повторного заземления и точкой рабочего заземления распределительного трансформатора не имеет разницы между линией PE и линией заземления. линия Н. Исходная строка — это линия N. Предполагаемый ток нейтрали распределяется между линией N и линией PE, а часть тока шунтируется через повторную точку заземления. Поскольку можно считать, что на передней стороне повторяющейся точки заземления нет линии PE, только линия PEN, состоящая из исходной линии PE и параллельной линии N, преимущества оригинальной системы TN-S будут потеряны. поэтому линия PE и линия N не могут быть заземлены. По вышеуказанным причинам в соответствующих правилах четко указано, что нейтральная линия (т. е. линия N) не должна повторно заземляться, за исключением нейтральной точки источника питания.

Система IT

Система питания в режиме IT I указывает на то, что сторона питания не имеет рабочего заземления или заземлена с высоким импедансом. Вторая буква Т указывает на то, что электрооборудование со стороны нагрузки заземлено.

Система электропитания в режиме IT отличается высокой надежностью и хорошей безопасностью при небольшом расстоянии от источника питания. Обычно он используется в местах, где не допускается отключение электроэнергии, или в местах, где требуется строгое непрерывное электроснабжение, например, в электросталеплавильном производстве, операционных в крупных больницах и подземных шахтах. Условия электроснабжения в подземных шахтах относительно плохие, и кабели чувствительны к влаге. При использовании системы с питанием от IT, даже если нейтральная точка источника питания не заземлена, когда устройство протекает, относительный ток утечки на землю все еще мал и не нарушит баланс напряжения источника питания. Следовательно, это безопаснее, чем система заземления нейтрали источника питания. Однако, если источник питания используется на большом расстоянии, нельзя игнорировать распределенную емкость линии электропитания относительно земли. Когда короткое замыкание или утечка нагрузки приводят к тому, что корпус устройства оказывается под напряжением, ток утечки образует путь через землю, и защитное устройство не обязательно срабатывает. Это опасно. Только когда расстояние источника питания не слишком велико, это безопаснее. Этот тип источника питания редко встречается на строительной площадке.

Значение букв I, T, N, C, S

1) В условном обозначении метода электропитания, установленного Международной электротехнической комиссией (МЭК), первая буква обозначает соотношение между мощностью (мощностью) системы и земли. Например, T указывает на то, что нейтральная точка заземлена напрямую; I указывает на то, что источник питания изолирован от земли или что одна точка источника питания подключена к земле через высокое сопротивление (например, 1000 Ом;) (I — первая буква французского слова Изоляция слова «изоляция»).

2) Вторая буква указывает на токопроводящее устройство, обращенное к земле. Например, T означает, что корпус устройства заземлен. Он не имеет прямой связи с какой-либо другой точкой заземления в системе. N означает, что нагрузка защищена нулем.

3) Третья буква обозначает сочетание рабочего нуля и защитной линии. Например, C указывает на то, что рабочая нейтральная линия и защитная линия являются одним целым, например TN-C; S указывает на то, что рабочая нейтральная линия и линия защиты строго разделены, поэтому линия PE называется выделенной линией защиты, например TN-S.

В электрической сети система заземления является мерой безопасности, которая защищает жизнь человека и электрооборудование. Поскольку системы заземления различаются от страны к стране, важно иметь хорошее представление о различных типах систем заземления, поскольку глобальная установленная мощность фотоэлектрических систем продолжает расти. Эта статья направлена ​​на изучение различных систем заземления в соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии (МЭК) и их влияние на конструкцию системы заземления для фотоэлектрических систем, подключенных к сети.

Назначение заземления
Системы заземления обеспечивают функции безопасности, снабжая электроустановку низкоимпедансным путем при любых неисправностях в электрической сети. Заземление также служит точкой отсчета для правильной работы источника электропитания и защитных устройств.

Заземление электрического оборудования обычно достигается путем введения электрода в твердую массу земли и соединения этого электрода с оборудованием с помощью проводника. О любой системе заземления можно сделать два предположения:

1. Потенциалы земли действуют как статический эталон (т. е. ноль вольт) для подключенных систем. Таким образом, любой проводник, подключенный к заземляющему электроду, также будет иметь этот опорный потенциал.
2. Провода заземления и заземляющий штырь обеспечивают путь к земле с низким сопротивлением.

Защитное заземление
Защитное заземление — это монтаж заземляющих проводников, предназначенный для снижения вероятности получения травм в результате электрического замыкания в системе. В случае неисправности на нетоконесущие металлические части системы, такие как рамы, ограждения, кожухи и т. д., может попасть высокое напряжение по отношению к земле, если они не заземлены. Если человек прикоснется к оборудованию в таких условиях, он получит удар током.

Если металлические детали подключены к защитному заземлению, ток короткого замыкания будет протекать через заземляющий провод и будет обнаружен предохранительными устройствами, которые затем надежно изолируют цепь.

Защитное заземление может быть обеспечено следующим образом:

  • Установка системы защитного заземления, в которой проводящие части соединены с заземленной нейтралью распределительной системы через проводники.
  • Установка устройств защиты от перегрузок по току или токов утечки на землю, которые работают для отключения затронутой части установки в течение определенного времени и пределов напряжения прикосновения.

Проводник защитного заземления должен выдерживать предполагаемый ток короткого замыкания в течение времени, равного или превышающего время работы соответствующего защитного устройства.

Функциональное заземление
При функциональном заземлении любая из токоведущих частей оборудования (либо «+», либо «-») может быть подключена к системе заземления с целью обеспечения контрольной точки для обеспечения правильной работы. Проводники не рассчитаны на токи короткого замыкания. В соответствии со стандартом AS/NZS5033:2014 функциональное заземление разрешено только при наличии простого разделения между сторонами постоянного и переменного тока (т. е. трансформатора) внутри инвертора.

Типы конфигураций заземления
Конфигурации заземления могут быть выполнены по-разному со стороны питания и со стороны нагрузки, при этом общий результат будет одинаковым. Международный стандарт IEC 60364 (Электрические установки для зданий) определяет три семейства заземлений, определяемых с использованием двухбуквенного идентификатора в форме «XY». В контексте систем переменного тока «X» определяет конфигурацию нулевого и заземляющего проводников на стороне питания системы (т. е. генератор/трансформатор), а «Y» определяет конфигурацию нейтрали/земли на стороне нагрузки системы (т. е. главный распределительный щит и подключенные нагрузки). «X» и «Y» могут принимать следующие значения:

T – Земля (от французского «Земля»)
N – Нейтраль
I – Изолированный

И подмножества этих конфигураций могут быть определены с использованием значений:
S – Раздельное
C – Комбинированное

Используя их, три заземления семействами, определенными в IEC 60364, являются TN, где электропитание заземлено, а нагрузки потребителя заземлены через нейтраль, TT, где электропитание и нагрузки потребителя заземлены отдельно, и IT, где заземлены только нагрузки потребителя.

Система заземления TN
Единственная точка на стороне источника (обычно эталонная точка нейтрали в трехфазной системе, соединенной звездой) напрямую соединена с землей. Любое электрическое оборудование, подключенное к системе, заземляется через ту же точку подключения на стороне источника. Для систем заземления этого типа требуются заземляющие электроды через равные промежутки времени по всей установке.

Семейство TN включает три подгруппы, различающиеся методом разделения/комбинации заземляющих и нейтральных проводников.

TN-S: TN-S описывает схему, в которой отдельные проводники для защитного заземления (PE) и нейтрали проложены к потребительским нагрузкам от источника питания объекта (например, генератора или трансформатора). Проводники PE и N разделены почти во всех частях системы и соединены вместе только в самом источнике питания. Этот тип заземления обычно используется для крупных потребителей, у которых есть один или несколько высоковольтных/низковольтных трансформаторов, предназначенных для их установки, которые установлены рядом с помещением потребителя или внутри него.

Рис. 1 – Система TN-S

TN-C: TN-C описывает схему, в которой комбинированный защитный провод заземления-нейтраль (PEN) подключен к земле источника. Этот тип заземления обычно не используется в Австралии из-за рисков, связанных с пожаром в опасных средах, а также из-за наличия гармонических токов, что делает его непригодным для электронного оборудования. Кроме того, в соответствии со стандартом IEC 60364-4-41 (Защита для безопасности — Защита от поражения электрическим током) УЗО нельзя использовать в системе TN-C.

Рис. 2. Система TN-C

TN-C-S: TN-C-S обозначает установку, в которой на стороне питания системы используется комбинированный PEN-проводник для заземления, а на стороне нагрузки системы используется отдельный проводник для заземления. PE и N. Этот тип заземления используется в распределительных сетях как в Австралии, так и в Новой Зеландии, и его часто называют множественной нейтралью заземления (MEN). Для потребителя низкого напряжения система TN-C устанавливается между трансформатором площадки и помещением (нейтраль заземляется несколько раз на этом участке), а система TN-S используется внутри самого объекта (от ГРЩ ниже по потоку). ). При рассмотрении системы в целом она трактуется как TN-C-S.

Рис. 3 – Система TN-C-S

Кроме того, согласно IEC 60364-4-41 – (Защита для безопасности – Защита от поражения электрическим током), если в системе TN-C-S проводник нельзя использовать на стороне нагрузки. Подключение защитного провода к проводнику PEN должно быть выполнено на стороне источника УЗО.

Система заземления TT ​​
В конфигурации TT потребители используют собственное заземление внутри помещения, независимое от любого заземления на стороне источника. Этот тип заземления обычно используется в ситуациях, когда поставщик услуг распределительной сети (DNSP) не может гарантировать обратное низковольтное соединение с источником питания. Заземление ТТ было обычным явлением в Австралии до 19 века.80 и до сих пор используется в некоторых частях страны.

При использовании систем заземления TT ​​во всех силовых цепях переменного тока для надлежащей защиты требуется УЗО.

В соответствии с IEC 60364-4-41 все открытые проводящие части, которые в совокупности защищены одним и тем же защитным устройством, должны быть соединены защитными проводниками с заземляющим электродом, общим для всех этих частей.

Рис. 4 – Система TT

Система заземления IT
В схеме заземления IT либо отсутствует заземление на входе, либо оно осуществляется через высокоимпедансное соединение. Этот тип заземления не используется в распределительных сетях, но часто используется на подстанциях и в системах с независимым питанием от генераторов. Эти системы способны обеспечить хорошую непрерывность подачи во время работы.

Рис. 5 – IT-система

Последствия для заземления фотоэлектрической системы
Тип системы заземления, используемой в любой стране, определяет тип конструкции системы заземления, требуемой для подключенных к сети фотоэлектрических систем; Фотоэлектрические системы рассматриваются как генератор (или цепь источника) и должны быть заземлены как таковые.
Например, в странах, использующих схему заземления типа ТТ, потребуется отдельный заземляющий колодец для сторон постоянного и переменного тока из-за схемы заземления. Для сравнения, в стране, где используется схема заземления типа TN-C-S, простого подключения фотоэлектрической системы к главной заземляющей шине в распределительном щите достаточно для удовлетворения требований к системе заземления.

Во всем мире существуют различные системы заземления, и хорошее понимание различных конфигураций заземления обеспечивает надлежащее заземление фотоэлектрических систем.

Система TN-S и монитор остаточного тока – Aktif

Нежелательные перебои в подаче электроэнергии и помехи всегда приводят к высоким затратам. Неважно, виновато ли это простое комнатное освещение или сбои в работе компьютерных систем. Причинами этого являются пробои изоляции, блуждающие токи, перегрузки на нейтральном проводе, вызванные гармониками, обрывы PE- и N-проводников, а также влияние электромагнитной совместимости. С другой стороны, существуют такие последствия, как нежелательные перебои в подаче электроэнергии, ущерб, вызванный пожаром, воздействие на системы защиты, необъяснимые сбои и повреждения телекоммуникационных, пожарной сигнализации и компьютерных систем, коррозия труб и систем молниезащиты. В зависимости от места повреждения могут быть вызваны расходы, которые легко могут достигать нескольких тысяч или даже сотен тысяч долларов. В этом отчете будут объяснены конкретные риски и причины повреждений, а также меры по предотвращению повреждений в современных электрических системах с 9Предусмотрены устройства контроля остаточного тока 0093 (RCM).

Нарушения изоляции

Происходят повреждения изоляции e. грамм. в результате механических, термических или химических повреждений электроизоляции. Но также загрязнение, влага или ущерб, вызванный окружающей средой (животными и растениями), могут повредить изоляцию, так что нежелательный ток утечки будет протекать через место повреждения.

Величина тока определяется напряжением сети, сопротивлением заземления и пробоя изоляции RF.

Этот ток короткого замыкания IF может протекать между активными проводниками через повреждение изоляции RF и/или через токопроводящие части на землю. Если ток достаточно велик (короткое замыкание или замыкание на землю), срабатывает подключенное защитное устройство, и неисправное оборудование или часть системы отключается от системы. Если тока короткого замыкания IF недостаточно для срабатывания системы защиты (неполное короткое замыкание или замыкание на землю), существует непосредственная опасность пожара, когда энергия короткого замыкания превышает значение около 60 Вт в месте повреждения (около 260 мА). / 230 В). В целях безопасной и надежной защиты можно использовать устройство защитного отключения (УЗО), которое обеспечивает надежное отключение в опасных ситуациях, например, при падении напряжения. с номинальным остаточным током ниже 300 мА.

Особенно в компьютерных системах сбой вызывает серьезные последствия. Поэтому УЗО обычно не используются в этой области. Далее: Часто используются ИБП-системы, которые могут выдерживать только ограниченный ток короткого замыкания; поэтому они не могут сработать предохранители или автоматические выключатели, потому что условия отключения не могут быть выполнены. В результате могут наблюдаться высокие токи короткого замыкания с критическими значениями для защиты людей и риска возникновения пожара.

В дополнение к обычным защитным устройствам рекомендуется использовать RCM (контроллеры остаточного тока) в соотв. IEC 62020 Эти устройства могут обеспечивать выборочный контроль отдельных устройств или контроль частей системы и, опционально, предварительную аварийную информацию до того, как будет достигнуто значение срабатывания защитного устройства. В сочетании с автоматическим выключателем отключение может выполняться при определенных условиях.

Рисунок 1: резистивная изоляция.

Блуждающие токи

Несмотря на то, что система TN-S уже некоторое время продвигается (по причинам ЭМС) (IEC 60364-5-548), Электроустановки зданий – Часть 5: Выбор и монтаж электрооборудования – Раздел 548: Заземление и выравнивание потенциалов для установок информационных технологий»; IEC 60364-4-444, Электрические установки зданий. Часть 4. Защита для обеспечения безопасности. Глава 44. Защита от электромагнитных помех (ЭМП) в установках зданий), практика часто отличается. Системы в основном спроектированы с учетом защиты людей и оптимизации затрат, так что N-проводник из специального сечения (медь 10 мм2) можно соединить вместе с PE в PEN-проводник. Вот почему ток в обратном пути (N-проводник) может разделяться через все заземляющие соединения и проводники уравнивания потенциалов, так как N-проводник в каждом напольном распределении подключен к системе PE. В результате этого через все здание через все токопроводящие (металлические) части (например, водопроводные трубы, трубы отопления, трубопроводы) протекают высокие уравновешивающие токи, которые могут частично привести к сильным электромагнитным полям, вызвать неопределенные неисправности, которые трудно устранить. размещать в электронных схемах. В дальнейшем может развиться коррозия на водопроводных трубах систем пожаротушения. Этот эффект усугубляется гармониками в проводнике N/PEN.

Рисунок 2: В системе TN-C обратный ток разделяется на мосту N-PE, затем течет обратно через PEN-проводник и не определяется через сетевые проводники. При обрыве PEN-проводника все подключенные устройства находятся под угрозой.

Поэтому при использовании систем электронной обработки данных всегда следует отдавать предпочтение системе TN-S. Обратные токи от многих отдельных электрических устройств могут быть аккуратно направлены к источнику питания, а блуждающие токи не могут вернуться к нейтрали трансформатора через заземление. N-проводник может иметь только одно соединение с системой заземления (предпочтительно в распределительной сети низкого напряжения).

Рис. 3: В случае отсутствия тока утечки через PE точки P1 и P2 имеют одинаковый потенциал.

Это соединение должно быть оснащено трансформатором тока и RCM, который постоянно контролирует соединение и подает сигнал тревоги в случае превышения заданного порога. Кроме того, RCM должен контролировать систему PE, чтобы проверить ситуацию с нагрузкой в ​​системе.

Требования к системе TN-S можно найти в IEC 60364-5-548: 1996-02 — Раздел 548: Заземление и эквипотенциальное соединение для установок информационных технологий и IEC 60364-4-444: 1996-04 — Глава 44: Защита от электромагнитных помех (ЭМП) в установках зданий), для здания, в котором предполагается использование информационных технологий, требуется правильно установленная система TN-S.