Системы заземления и их схемы подключения

Для работы электроприборов достаточно присоединить к ним ноль и фазу. Однако такое подключение может привести к аварии и опасно для людей, проживающих в доме. Для предотвращения подобных ситуаций необходимо выбрать, устанавливать и подключить системы заземления и зануления.

Питание бытовых потребителей осуществляется от понижающего трёхфазного трансформатора, имеющего напряжение на выводах вторичной обмотки 0,4кВ или 380В. Катушки этого аппарата соединены звездой, средняя точка которой подключается к контуру заземления, находящемуся в земле возле трансформаторной будки. Такой аппарат называется «трансформатор с глухозаземлённой нейтралью».

В квартиру или частный дом от трансформатора приходят как минимум два провода — ноль и фаза, соединённых с фазным выводом и средней точкой звезды соответственно. Такое подключение обеспечивает напряжение в розетках 220В.

Кроме нулевого и фазного проводов в квартирах прокладывается заземляющий проводник, защищающий людей от поражения электрическим током при нарушении изоляции между корпусом электроприбора и частями электросхемы, находящимися под напряжением. Этот провод соединяется с системой заземления.

Такая система состоит из двух основных элементов — трансформатор и электроустановка. В простейшем случае это однофазная нагрузка, однополюсный автомат и одна фаза трёхфазного трансформатора.

Справка! Само понятие «система» происходит от др. греч. σύστημα «целое, состоящее из отдельных частей» — несколько элементов, работающих вместе и объединённых в одну конструкцию.

В этой статье рассказывается о классификации систем заземления, различии между чаще всего применяющимися видами — ТТ, TN-C и TN-C-S и про опасность применения зануления вместо заземления, а также о системах заземления TN-S и IT.

Классификация систем заземления по ПУЭ

Электроустановки (в частности трансформаторы) напряжением до 1000В по наличию систем заземления делятся на две категории, каждая из которых имеет свои сферы применения:

1. С глухозаземлённой нейтралью. Самый распространённый тип электротрансформаторов. Вторичные обмотки соединены в «звезду», средняя точка которых имеет постоянное подключение к контуру заземления. Жилые дома питаются только от трансформаторов с таким способом заземления нейтрали.
2. С изолированной нейтралью. Вторичные обмотки трансформаторов не заземляются. Являются разделительными и используются только в промышленности в специальных установках, таких, как нагревательные печи и некоторые другие, в которых важно отсутствие электрического соединения токоведущих частей и контура заземления.

Глухозаземлённая нейтраль в электротрансформаторах обозначается «TN». Самое распространённое защитное применение такой нейтрали — соединение с ней токопроводящих корпусов электроприборов отдельными проводами, однако они могут соединяться и другими способами.

При проектировании систем электроснабжения проектная организация выбирает тип заземления согласно полученному техническому заданию и описанию систем заземления. Этот выбор определяется ПУЭ и другими нормативными документами и от него зависит безопасность людей и приёмка здания в эксплуатацию.

Важно! Неправильный выбор вида системы заземления или некачественный монтаж приведут к требованию контролирующей организации исправить допущенные ошибки.

Виды систем заземления

Основным способом защиты от поражения электрическим током является применение одной из систем заземления. В главе 1.7 ПУЭ перечисляются пять типов таких устройств:

• TN-C;
• TN-C-S;
• TN-S;
• TT;
• IT.

Любая из этих систем надёжно защищает людей в условиях городской квартиры или частного дома, но имеет свои конструктивные и защитные отличия.

Применение конкретного вида защиты в особых условиях регламентируется ПУЭ и связано с особенностями помещений и электроустановок.

Информация! Установка заземления обязательна во всех новых зданиях и желательна при ремонте старых сооружений.

Выбор системы заземления производится на стадии проектирования здания и электропроводки до начала монтажных работ.

Система TN-C

Самый старый вид системы заземления — это система TN-C. В ней отсутствует отдельный провод для заземления и оно (заземление) осуществляется общим проводом PEN. Начиная от подстанции (трансформатора) PEN провод совмещает в себе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (PEN = PE + N). В старых жилых домах применяется именно такое заземление.

По системе TN-C заземляются только вводные щитки в подъездах и столбы уличного освещения. В квартирах таких домов заземление в розетках отсутствует, а электропроводка выполнена двухпроводной – фаза и ноль.

Такое защитное заземление морально устарело и не обеспечивает надёжной защиты от поражения электрическим током. При необходимости заземлить электроприборы, а также во время реконструкции электропроводки заземление тип TN-C заменяется на TN-C-S.

Система TN-C-S

Защитное заземление этого типа устроено аналогично системе TN-C. Питающий трансформатор имеет глухозаземлённую нейтраль, а заземляющие провода соединяются с ней нулевым проводом PEN, который на входе в дом разделяется на нулевой проводник — N и заземляющий — PE.

Такое разделение производится только на вводе кабеля в многоквартирный дом, как правило в ВРУ (вводном распределительном устройстве). В вводном щитке эти кабеля присоединяются к общей шине или клемме. Допускается применение такой системы в частных домах, питание которых осуществляется воздушными линиями при подключении к трёхфазной сети.

Согласно ПУЭ пункт 1.7.132 разделение нулевого и заземляющего проводов в однофазной сети 220В не выполняется. При необходимости выполнить такое разделение оно производится там, где это разрешено правилами, а к дому прокладывается дополнительный провод.

То есть, если у Вас в квартире нет заземления, и вы хотите из системы TN-C сделать TN-C-S, такой способ разделения PEN проводника на просто ноли и заземление не прокатит в квартирном щитке.

Система TN-S

Самые дорогостоящие в реализации, но самые удобные и надёжные системы заземления — это системы TN-S, которые монтируются вместе с трансформаторами с глухозаземлённой нейтралью.

Для системы TN-S заземляющий и нулевой провода соединяются в трансформаторной подстанции. На всем протяжении больше эти проводники не связаны между собой.

К потребителю, будь то квартира или дом, приходит два независимых друг от друга проводника нулевой рабочий N и нулевой защитный PE.

Для бОльшей надёжности заземляющий провод РЕ может соединяться с контуром заземления на вводе в здание.

Это самый простой в эксплуатации тип защиты. При его монтаже отсутствуют высокие требования к контуру заземления здания.

Недостаток этой системы в необходимости вместо четырёх проводов (L1,L2,L3,РЕN) использовать пять, где пятым проводом является заземляющий PE, однако это перекрывается повышенной безопасностью эксплуатации. Поэтому новые воздушные и кабельные линии электропередач прокладываются пятижильными кабелями и проектируются по системе TN-S.

Система TT

Это такая система защитного заземления, которая выполняется при невозможности смонтировать заземление другого типа. В этом случае нейтраль трансформатора не имеет связи с заземляющими проводами электропроводки, и они подключаются к собственному контуру заземления дома.

То есть в системе TT нулевой провод сети никак не связан с заземляющим контуром потребителя.

Случаи применения системы ТТ указаны в ПУЭ п1.7.59.

Важно! Ток, возникающий при замыкании токоведущих частей с заземлённым корпусом может быть недостаточным для срабатывания автоматического выключателя. Поэтому, согласно ПУЭ п1.7.59, применять систему ТТ без УЗО или дифференциального автомата запрещается.

Система IT

Применяется с трансформаторами с изолированной нейтралью. Обычно она соединяется с заземлением через разрядник, обладающий высоким сопротивлением при низком напряжении и низким при повышении напряжения выше допустимого предела. Это защищает потребителей от попадания первичного напряжения во вторичную обмотку.

В этой питающей сети отсутствует нулевой провод N, заземляющий РЕ и однофазное напряжение как таковое. Потребители подключаются на линейное напряжение 380 Вольт.

Данная система используется только с двух- и трёхфазными установками. Металлический корпус электрооборудования и другие токопроводящие элементы соединяются с контуром заземления здания.

Токи короткого замыкания на землю в такой системе незначительные, поэтому использование УЗО или дифференциальных автоматов является обязательным.

Система уравнивания потенциалов

В особоопасных сырых помещениях, таких, как бассейны или сауны, кроме непосредственного заземления корпусов электроприборов, используется система уравнивания потенциалов.

Она заключается в соединении между собой всех металлических частей в помещении — стальных дверей, нержавеющих раковин, водопроводных и канализационных труб и других элементов. Все эти соединённые между собой части подключаются к применяемой системе заземления.

В чём опасность применения зануления вместо заземления

Некоторые электромонтёры предлагают использовать зануление вместо заземления. Это нельзя делать по нескольким причинам:

• Жилые дома подключаются к трёхфазной сети и по нулевому проводу течёт уравнительный ток. Так как этот провод имеет сопротивление, то между занулённым корпусом электроприбора и заземлёнными конструкциями, например водопроводным краном, имеется разность потенциалов. В обычных условиях это неопасно, но при прикосновении к воде или мокрой земле можно получить электрическим током.
• При обрыве нулевого провода и неравномерной нагрузке между нулём и фазой может быть не 220В, а больше, вплоть до 380В. В этом случае между занулённым корпусом электрооборудования и заземлёнными конструкциями появится опасное для жизни напряжение 220В.
• Нулевой и фазный провода подключаются к квартире через двухполюсный автоматический выключатель. При его срабатывании нулевой провод N, используемый в качестве заземляющего проводника, отключается от контура заземления. Это недопустимо по требованиям ПУЭ п1.7.145

К отдельно стоящему зданию может быть подведено не однофазное напряжение 220В, а трёхфазное с тремя фазными и одним нулевым проводами. В этом случае есть возможность переделки защитного зануления в систему заземления TN-C-S.

Вывод

Системы TT и IT также являются системами с заземлением. В них заземляющий провод РЕ не имеет электрической связи с нейтралью трансформатора.

Системы заземления TN всех видов считаются системами с занулением. В них заземляющий провод РЕ связан каким-либо способом с нейтралью питающего трансформатора и проводником N:

1. В системе TN-C-S заземляющие жёлтые или жёлто-зелёные провода подключены к проводнику PEN. Он проложен от нейтрали трансформатора к вводному щитку в здании.
2. В системе TN-C заземляющий проводник РЕ совмещён с нейтральным проводом N, поэтому к нему корпуса электроприборов не подключаются. Для их заземления защитное заземление типа TN-C необходимо переделать в TN-C-S.
3. Система TN-S является самой надёжной. В ней провода РЕ и N разделены на всём протяжении от электроприбора до нейтрали питающего трансформатора.

Нет системы заземления, идеально подходящей для всех ситуаций. Каждая из них обладает своими достоинствами и недостатками, но у всех одна задача — обеспечение максимальной безопасности людей. Для выбора типа защиты необходимо знать, какие бывают системы заземления и зануления.