Система заземления IT — без нуля

Кроме обычных систем электропитания, в которых нейтраль источника питания соединена с контуром заземления, есть схема, в которой вторичная обмотка трансформатора и все элементы электросхемы изолированы от заземления или соединены с ним через сопротивление большого номинала. Часто вместо резистора используется разрядник, предохраняющий потребителей при попадании молнии в линию электропередач. Это система заземления IT.

Все элементы корпуса и другие металлические детали оборудования, не подключённые к электропитанию, в этой схеме заземляются. Ток утечки в таких системах электропитания практически отсутствует даже при нарушении изоляции между корпусом и токоведущими частями. Это позволяет длительную эксплуатацию электрооборудования при однофазном замыкании.

Схема заземления IT, согласно ПУЭ п.1.7.3, относится к системам с изолированной нейтралью. Именно под таким названием она известна среди большинства электромонтёров России. Питание однофазных электроустановок осуществляется по двум, а трёхфазной аппаратуры по трём проводам. Нейтральный провод N не заземлён, а заземляющий РЕ проложен только от корпуса оборудования до контура заземления.

Происхождение данной системы

Первоначально система заземления IT широко применялась в схемах электроснабжения жилых зданий. Это было связано с отсутствием надёжного заземления в деревянных зданиях и деревянных опорах линий электропередач, которые также не могли использоваться в качестве заземления.

В частности, эксплуатировавшиеся в СССР до начала 60-х годов сети 127/220В являлись схемами с изолированной нейтралью. Это было связано отсутствием надёжного заземления, устройств защиты и опасностью пожара в деревянных зданиях, составлявших значительную часть жилого фонда, при замыкании между заземлённым корпусом и токоведущими частями.

Отсутствие заземления в цепи электроснабжения здания и пониженное до 127В напряжение делает практически безопасным прикосновение к оголённым проводам. В связи с этими особенностями сложилось представление о полной безопасности работ по замене розеток и выключателей в бытовой электросети.

Широкое распространение сетей 220/380В с глухозаземлённой нейтралью получило с началом строительства «хрущёвок» — железобетонных домов с заземлённым каркасом и водопроводными трубами в каждой квартире. Такая конструкция здания повышает вероятность замыкания электропроводки и заземлённых элементов здания.

Из-за отсутствия связи нейтрального провода с заземлением при этом соединении не происходит отключение автоматического выключателя или перегорание плавкой вставки предохранителя. Поэтому прикосновение ко второму проводу в железобетонном здании приведёт к поражению человека электрическим током. В результате система заземления IT потеряла свои преимущества перед другими схемами защиты.

Схема электроснабжения в системе IT

Эта система описана в ПУЭ п.1.7.3 и показана там же на рис.1.7.4. В этой схеме источник питания и другие элементы сети отделены от контура заземления. Заземляются только корпуса электроприборов, изолированные от электропроводки. Требования к такому заземлению указаны в ПУЭ пп.1.7.58 и 1.7.64.

Для повышения безопасности использования такой схемы при проектировании и монтаже системы IT дополнительно к автоматическим выключателям устанавливаются УЗО и системы сигнализации.

Есть два варианта соединения обмоток питающего трансформатора:

1. Треугольник. В этой схеме нейтраль источника питания и нейтральный провод N отсутствуют. Такая система применяется на производстве для питания электропечей и других специальных установок, а так же на кораблях и других плавучих конструкциях. В этом случае электроприборы 220В подключаются к линейному напряжению.
2. Звезда. Классическая четырёхпроводная схема электропитания. Нейтральная точка вторичной обмотки трансформатора соединяется с контуром через разрядник. Этот элемент предотвращает попадание высокого напряжения в сеть при грозовых разрядах, а так же при нарушении изоляции между первичной, высоковольтной, и вторичной обмотками.

Особенности конструкции системы заземления IT определяют её достоинства перед другими схемами:

• возможность сравнительно безопасного прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
• малый ток утечки при однофазном замыкании на заземленный корпус;
• такое замыкание не является аварийным режимом и позволяет продолжать работу оборудования до устранения неисправности;
• при падении провода на землю отсутствует шаговое напряжение.

Кроме достоинств, схема защиты IT имеет недостатки, ограничивающие её применение:

• низкий ток утечки при однофазном замыкании на землю недостаточен для срабатывания обычных видов защиты;
• работа в режиме короткого замыкания между одной из фаз и заземлением является опасной в случае прикосновении к другому фазному проводу.

В чем отличие системы IT от других систем

Схема трёхфазного электроснабжения IT при включении вторичных обмоток питающего трансформатора 220/380В «звездой» практически не отличается от других систем питания. Основным отличием при однофазном подключении является то, что в нулевом и фазном проводнике отсутствует потенциал по отношению к заземлению. В сетях 127/220В электроприборы ≈220В включаются на линейное напряжение между двумя фазными проводниками.

При включении обмоток «треугольником» ситуация более сложная. В сети 380В стандартное для бытовых устройств напряжение 220В отсутствует. В этом случае используется понижающий трансформатор:

1. Для питания отдельных установок необходим однофазный электротрансформатор 380/220. Такой трансформатор может использоваться также в сетях TN и ТТ в качестве разделительного при организации схемы электропитания IT для отдельного электроприбора.
2. Питание нескольких групп потребителей осуществляется через трёхфазный трансформатор 380/220В. Вторичные обмотки этой установки соединяются «треугольником» и выходное линейное напряжение составляет необходимые 220В.
3. При соединении вторичных обмоток в «звезду» и использовании трансформатора 380/380В в схеме электропитания появляется нейтраль. Это позволит использовать классическую четырёхпроводную схему электроснабжения.

Важно! Нейтраль вторичной обмотки не заземляется. Это превращает систему IT в схему ТN.

Где применяется система заземления IT

В связи с особенностями этой схемы областью применения системы заземления IT являются электроустановки и здания с высокими требованиями к электро- и пожаробезопасности, а также требующие бесперебойного электроснабжения:

• Электрооборудование шахт, особенно в сырых и взрывоопасных условиях. Обязательной является установка рудничных устройств защиты от токов утечки.
• Медицинские учреждения, особенно хирургия и реанимация. Отключение электропитания в этих зданиях опасно для жизни пациентов.
• Научные лаборатории. Электрооборудование этих учреждений отличается повышенной чувствительностью к перепадам напряжения и аварийному отключению.
• Взрывоопасное производство. Это химические, деревообрабатывающие и газовые установки.
• Помещения с повышенной влажностью, ГЭС и другие сооружения с опасностью появления шагового напряжения. В этих установках по системе IT запитываются схемы управления, сигнализации и вспомогательные механизмы.
• Специальные установки. Эта схема защитного заземления используется для оборудования с повышенной опасностью замыкания на землю.

Систему электропитания IT имеют также переносные электростанции. Из-за отсутствия на месте установки контура заземления применить в этих аппаратах схему TN затруднительно.