Системы заземления — классификация и типы, выбор оптимального варианта защиты. Классификация систем заземления электроустановок

Говоря в общем, можно заметить, что великая и ужасная сила электричества давно описана, подсчитана, занесена в толстые таблицы. Нормативная база, определяющая пути синусоидальных электрических сигналах частоты 50 Гц способна ввергнуть любого неофита в ужас своим объемом. И, несмотря на это, любому завсегдатаю технических форумов давно известно - нет более скандального вопроса, чем заземление.

Масса противоречивых мнений на деле мало способствует установлению истины. Тем более, вопрос этот на самом деле серьезный, и требует более пристального рассмотрения.

Основные понятия

— электрическое соединение предмета из проводящего материала с землёй. Заземление состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением электрического сопротивления цепи заземления, которое можно снизить, увеличивая площадь контакта или проводимость среды — используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т.д. Устройство заземления в России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов.

Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.

Типы заземления

Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник (Protection Earth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком было образование линейного напряжения (в 1,732 раза выше фазного) на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля.

Несмотря на это, на сегодняшний день можно встретить данную систему заземления в постройках стран бывшего СССР.

На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х была разработана система TN-S (фр. Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры.

Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Киргхофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.

Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделений нулей происходит в середине линии, однако в случае обрыва нулевого провода до точки разделения корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.

Если опустить вступление "библии электрика" (ПУЭ), то для понимания технологии заземления нужно обратиться (для начала) к Главе 1.7, которая так и называется "Заземление и защитные меры электробезопастности".

В п. 1.7.2. ПУЭ сказано:

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:
электроустановки выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю), ;
электроустановки выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);
электроустановки до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;
электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью.

В подавляющем большинстве жилых и офисных домов России используется глухозаземленная нейтраль . Пункт 1.7.4. гласит:

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Термин не совсем понятный на первый взгляд - нейтраль и заземляющее устройство на каждом шагу в научно-популярной прессе не встречаются. Поэтому, ниже все непонятные места будут постепенно объяснены.

Введем немного терминов - так можно будет по крайней мере говорить на одном языке. Возможно, пункты будут казаться "вытащенными из контекста". Но ПУЭ не художественная литература, и такое раздельное использование должно быть вполне обоснованно - как применение отдельных статей УК. Впрочем, оригинал ПУЭ вполне доступен как в книжных магазинах, так и в сети - всегда можно обратиться к первоисточнику.

1.7.6. Заземлением какой-либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.
1.7.7. Защитным заземлением называется заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.
1.7.8. Рабочим заземлением называется заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.
1.7.9. Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.
1.7.12. Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.
1.7.16. Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем.
1.7.17. Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называется проводник, применяемый для защиты от поражения людей и животных электрическим током. В электроустановках до 1 кВ защитный проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником.
1.7.18. Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока. Совмещенным нулевым защитным и нулевым рабочим проводником (РЕN) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, сочетающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью нулевой рабочий проводник может выполнять функции нулевого защитного проводника.

Рис. 1. Отличие защитного заземления и защитного "нуля"

Итак, прямо из терминов ПУЭ следует простой вывод. Различия между "землей" и "нулем" очень небольшие... На первый взгляд (сколько копий сломано на этом месте). По крайней мере, они обязательно должны быть соединены (или даже могут быть выполнены "в одном флаконе"). Вопрос только, где и как это сделано.

Попутно отметим п. 1.7.33.

Заземление или зануление электроустановок следует выполнять:

при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока - во всех электроустановках (см. также 1.7.44 и 1.7.48);
при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока - только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.

Иначе говоря, заземлять или занулять устройство, подключенное к напряжению 220 вольт переменного тока совсем не обязательно. И в этом нет ничего особо удивительного - третьего провода в обычных советских розетках реально не наблюдается. Можно сказать, что вступающий на практике в свои права Евростандарт (или близкая к нему новая редакция ПУЭ) лучше, надежнее, и безопаснее. Но по старому ПУЭ у нас в стране жили десятки лет... И что особенно важно, дома строили целыми городами.

Однако, когда речь идет о заземлении, дело не только в напряжении питания. Хорошая иллюстрация этого - ВСН 59-88 (Госкомархитектуры) "Электрооборудование жилых и общественных зданий. Нормы проектирования" Выдержка из главы 15. Заземление (зануление) и защитные меры безопасности:

15.4. Для заземления (зануления) металлических корпусов бытовых кондиционеров воздуха, стационарных и переносных бытовых приборов класса I (не имеющих двойной или усиленной изоляции), бытовых электроприборов мощностью св. 1,3 кВт, корпусов трехфазных и однофазных электроплит, варочных котлов и другого теплового оборудования, а также металлических нетоковедущих частей технологического оборудования помещений с мокрыми процессами следует применять отдельный проводник сечением, равным фазному, прокладываемый от щита или щитка, к которому подключен данный электроприемник, а в линиях питающих медицинскую аппаратуру, - от ВРУ или ГРЩ здания. Этот проводник присоединяется к нулевому проводнику питающей сети. Использование для этой цели рабочего нулевого проводника запрещается.

Получается нормативный парадокс. Одним из видимых на бытовом уровне результатов стало комплектование стиральных машин "Вятка-автомат" моточком одножильного алюминиевого провода с требованием выполнить заземление (руками сертифицированного специалиста).

И еще один интересный момент:. 1.7.39. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

Практически это означает - хочешь "заземлить" - сначала "занули". Кстати, это имеет прямое отношение к знаменитому вопросу "забатареивания" - которое по совршенно непонятной причине ошибочно считается лучше зануления (заземления).

Параметры заземления

Следующий аспект, которые необходимо рассмотреть - числовые параметры заземления. Так как физически это не более чем проводник (или множество проводников), то главной его характеристикой будет сопротивление.

1.7.62. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода ВЛ до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. При этом сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более: 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

Для меньшего напряжения допустимо большее сопротивление. Это вполне понятно - первая цель заземления - обеспечить безопасность человека в классическом случае попадания "фазы" на корпус электроустановки. Чем меньше сопротивление, тем меньшая часть потенциала может оказаться "на корпусе" в случае аварии. Следовательно, в первую очередь нужно снижать опасность для более высокого напряжения.

Дополнительно нужно учитывать, что заземление служит и для нормальной работы предохранителей. Для этого необходимо, что бы линия при пробое "на корпус" существенно изменяла свойства (прежде всего сопротивление), иначе срабатывания не произойдет. Чем больше мощность электроустановки (и потребляемое напряжение), тем ниже ее рабочее сопротивление, и соответственно должно быть ниже сопротивление заземления (иначе при аварии предохранители не сработают от незначительного изменения суммарного сопротивления цепи).

Следующий нормируемый параметр - сечение проводников.

1.7.76. Заземляющие и нулевые защитные проводники в электроустановках до 1 кВ должны иметь размеры не менее приведенных в табл. 1.7.1 (см. также 1.7.96 и 1.7.104) .

Приводить всю таблицу не целесообразно, достаточно выдержки:

Для неизолированных медных минимальное сечение составляет 4 кв. мм, для алюминиевых - 6 кв. мм. Для изолированных, соответственно, 1,5 кв. мм и 2,5 кв. мм. Если заземляющие проводники идут в одном кабеле с силовой проводкой, их сечение может составлять 1 кв. мм для меди, и 2,5 кв. мм для алюминия.

Заземление в жилом доме

В обычной "бытовой" ситуации пользователи электросети (т.е. жильцы) имеют дело только с Групповой сетью (7.1.12 ПУЭ. Групповая сеть - сеть от щитков и распределительных пунктов до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников). Хотя в старых домах, где щитки установлены прямо в квартирах, им приходится сталкиваться с частью Распределительной сети (7.1.11 ПУЭ. Распределительная сеть - сеть от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов и щитков). Это желательно хорошо понимать, ведь часто "ноль" и "земля" отличаются только местом соединения с основными коммуникациями.

Из этого в ПУЭ сформулировано первое правило заземления:

7.1.36. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный - L, нулевой рабочий - N и нулевой защитный - РЕ проводники). Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать на щитках под общий контактный зажим.

Т.е. от этажного, квартирного или группового щитка нужно прокладывать 3 (три) провода, один из которых защитный нуль (совсем не земля). Что, впрочем, вовсе не мешает использовать ее для заземления компьютера, экрана кабеля, или "хвостика" грозозащиты. Вроде бы все просто, и не совсем понятно, зачем углубляться в такие сложности.

Можно посмотреть на свою домашнюю розетку... И с вероятностью около 80% не увидеть там третьего контакта. Чем отличается нулевой рабочий и нулевой защитный проводники? В щитке они соединяются на одной шине (пусть не в одной точке). Что будет, если использовать в данной ситуации рабочий ноль в качестве защитного?

Предполагать, что нерадивый электрик перепутает в щитке фазу и ноль, сложно. Хоть этим постоянно пугают пользователей, но ошибиться невозможно в любом состоянии (хотя бывают уникальные случаи). Однако "рабочий ноль" идет по многочисленным штробам, вероятно проходит через несколько распределительных коробочек (обычно небольшие, круглые, смонтированы в стене недалеко от потолка).

Перепутать фазу с нулем там уже намного проще (сам это делал не раз). А в результате на корпусе неправильно "заземленого" устройства окажется 220 вольт. Или еще проще - отгорит где-то в цепи контакт - и почти те же 220 пройдут на корпус через нагрузку электропотребителя (если это электроплита на 2-3 кВт, то мало не покажется).

Для функции защиты человека - прямо скажем, никуда не годная ситуация. Но для подключения заземления грозозащиты типа APC не фатальная, так как там установлена высоковольтная развязка. Впрочем, рекомендовать такой способ было бы однозначно неправильно с точки зрения безопасности. Хотя надо признать, что нарушается эта норма очень часто (и как правило без каких-либо неблагоприятных последствий).

Надо отметить, что грозозащитные возможности рабочего и защитного нуля примерно равны. Сопротивление (до соединительной шины) отличается незначительно, а это, пожалуй, главный фактор, влияющий на стекание атмосферных наводок.

Из дальнейшего текста ПУЭ можно заметить, что к нулевому защитному проводнику нужно присоединять буквально все, что есть в доме:

7.1.68. Во всех помещениях необходимо присоединять открытые проводящие части светильников общего освещения и стационарных электроприемников (электрических плит, кипятильников, бытовых кондиционеров, электрополотенец и т.п.) к нулевому защитному проводнику.

Вообще, это проще представить следующей иллюстрацией:

Рис. 1. Схема заземления.

Картина довольна необычная (для бытового восприятия). Буквально все, что есть в доме, должно быть заземлено на специальную шину. Поэтому может возникнуть вопрос - ведь жили без этого десятки лет, и все живы-здоровы (и слава Богу)? Зачем все так серьезно менять? Ответ простой - потребителей электричества становится больше, и они все мощнее. Соответственно, риски поражения вырастают.

Но зависимость безопасности и стоимости величина статистическая, и экономию никто не отменял. Поэтому слепо класть по периметру квартиры медную полосу приличного сечения (вместо плинтуса), заводя на нее все, вплоть до металлических ножек стула, не стоит. Как не стоит ходить в шубе летом, и постоянно носить мотоциклетный шлем. Это уже вопрос адекватности.

Так же в область ненаучного подхода стоит отнести самостоятельное рытье траншей под защитный контур (в городском доме кроме проблем это заведомо ничего не принесет). А для желающих все же испытать все прелести жизни - в первой главе ПУЭ есть нормативы на изготовление этого фундаментального сооружения (в совершено прямом смысле этого слова).

Подводя итоги вышесказанному, можно сделать следующие практические выводы:

Если Групповая сеть выполнена тремя проводами, для заземления/зануления можно использовать защитный ноль. Он, собственно, для того и придуман.
Если Групповая сеть выполнена двумя проводами, желательно завести защитный нулевой провод от ближайшего щитка. Сечение провода должно быть более, чем фазного (точнее можно справиться в ПУЭ).

Назначение заземления

Сначала определимся с определением заземления. Заземление нужно понимать как специальное электрическое соединение некоторых элементов сети, металлических корпусов различных электроприборов или электроустановок с конструкцией заземления.

Устройство заземления нужно рассматривать как некоторую конструкцию специальных заземлителей с заземляющими проводниками, которые представляют собой электрическую связь электроустановки с грунтом.

То есть, эта конструкция заземляющих устройств предназначена для поглощения землей опасного для жизни напряжения, появившегося на металлическом корпусе электроустановки при пробое изоляции сетевых проводов. Заземлители обеспечивают надежный контакт с грунтом, и через проводники связаны с металлическими частями электрических установок.

Для оценки надежности и качества ЗУ существуют определенные значения сопротивления заземления с грунтом. Чем меньше величина сопротивления заземления, тем качественнее электрическое соединение между заземлителем и грунтом. Для идеального варианта сопротивление равно нулю, но такого не может быть из-за наличия удельного электрического сопротивления грунта.

Варианты контура заземления для частного дома

Поэтому для различных типов электросетей определены нормированные сопротивления заземления. Сопротивление заземление нейтрали у трансформатора подстанции по нормативу 4 Ома. Величина сопротивления заземления молниезащиты в однофазных сетях 220 В, также в 3-х фазной электросети 380 В составляет 10 Ом. По правилам ПЭУ 1.7. 103 для систем электропитания TN-C-S частных домов и электросети 220/380 В значение сопротивления заземления не превышает 30 Ом.

Виды заземления и их задачи

Существует два типа заземления электроустановок — это рабочее и защитное. Эти виды заземления имеют свою функциональность. Так рабочее заземление обеспечивает нормальные условия работы электроустановок. Рабочее заземление предназначено для заземления отдельных частей установки, необходимое для эффективной работы. Т. е. здесь не говорится о защитных свойствах заземления.

Как пример, является заземление трансформаторов подстанций, генераторов тока с целью создания рабочего режима и повышения устойчивости и надежности энергосистем. А ответственной задачей защитного заземления будет защита от поражения током во время аварии. Таким образом, защитное заземление предотвращает появление опасного напряжения на тех металлических конструкциях, где его не ждут, но оно может появиться.

Рабочее и защитное заземление в разных системах энергоснабжения

Опасное напряжение может появиться на любых металлических конструкциях, трубах, ограждениях, корпусах. Появится опасное напряжение также может в результате пробоя изоляции проводов, утечки тока через изоляцию, электростатических разрядов, молнии. Работа защитного заземления заключается в отводе опасного напряжения с металлических конструкций на землю и создании тока утечки с заземленных участков, для срабатывания УЗО и отключения электросети.

Важным элементом заземления является сам заземлитель, который имеет прямое соприкосновение с землей. Особенно важным параметром заземлителя считается сопротивление заземления, которое уменьшается с увеличением площади заземлителя. Чтобы увеличить площадь заземлителя устанавливают их несколько, увеличивают их длину, меняют конфигурацию. Со стороны грунта — насыщают солями или вовсе засыпают другой грунт или устанавливают заземление в местах с близкими грунтовыми водами.

Заземлению не подлежат трубы централизованного отопления, водопровод, канализация, трубопровод горючих жидкостей и газопроводы.

В качестве заземлителей можно приспособить естественные заземлители — это конструкции установленные в земле которые соответствуют предъявляемым требованиям. К естественным заземлителям можно отнести арматуру фундаментов, бетонных плит, обсадные трубы.

Повторное заземление

Такое заземление снижает величину опасного напряжения при пробое фазного проводника электроустановки, по отношению к земле в обычном рабочем режиме и в случае обрыва нулевого проводника. Можно сказать что повторное заземление — это заземление которое выполняется не в одном месте, а одновременно в нескольких местах на протяжении всей длины нулевого проводника.

Повторное заземление

Повторное заземление должно выбираться так, чтобы при аварии и к. з. на корпус, отключался ближайший автомат. Контур заземления старых домов уже не соответствует современным требованиям, поэтому необходимо делать повторное заземление. Провод заземления, при повторном заземлении должен быть непрерывным относительно каждого источника напряжения и присоединяется с варкой, а к корпусу приборов возможно соединение болтом.

Заземление – один из наиболее важных технологических методов защиты от поражения электротоком при работе с электрическими приборами. Для правильной модернизации или ремонта проводки нужно точно представлять, какая система заземления используется на объекте. От этого зависит безопасность человека и нормальная работа оборудования. Также информация важна при создании проекта реконструкции. Соответственно, нужно изучить все имеющиеся системы заземления, отличия друг от друга, а также технологии их монтажа.

Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Госстандарт РФ установили типы систем заземления. Все они указаны в ПУЭ (правилах устройства электроустановок). Различают:

Систему TN (с подсистемами TN-C, также TN-S и, наконец, TN-C-S);
Систему TT;
Систему IT.

Различаются они по источнику электроэнергии и способу заземления электрооборудования. Тип системы заземления обозначается буквами:

1. По первой букве определяется, как заземлен источник питания:

если это Т – то имеется непосредственное соединение нулевого рабочего проводника (нейтрали) источника электроэнергии с землей;
если это I – то нейтраль источника энергии соединяется с землей исключительно через сопротивление.

2. По второй букве определяется заземление в проводящих открытых частях электроустановки здания:

буква Т обозначает местное (раздельное) заземление электрооборудования и источника электропитания;
буква N говорит о том, что источник электропитания заземлен, но заземление потребителей происходит лишь через PEN-проводник.

3. Следующие буквы за N определяют функциональный способ, по которому устроен нулевой рабочий и нулевой защитный проводник:

если стоит S – значит функции рабочего (N) как и защитного (РЕ) проводников обеспечены раздельными проводниками;
если стоит С – значит функции нулевого рабочего и защитного проводников обеспечены общим проводником (PEN).

Система TN и ее варианты

Система TN отличается наличием глухозаземленной нейтрали: открытые проводящие части любой электроустановки присоединены к конкретной глухозаземленной нейтральной точке источника электропитания посредством специальных нулевых защитных проводников.

Термин «глухозаземленная нейтраль» означает, что нейтраль (ноль) на трансформаторной подстанции подключена прямо к заземляющему контуру (т.е. заземлен).

Основное условие электробезопасности TN заключается в следующем: значение тока между открытой проводящей частью и фазным проводником при коротком замыкании должно превышать величину электротока срабатывания устройства защиты за нормированное время.

Востребованная подсистема TN-C

Подсистемой TN-C является TN, в которой проводники (нулевой рабочий, а также защитный) на всем протяжении системы совмещены (в 1 проводник PEN), т.е. произведено защитное зануление. Это наиболее используемая разновидность TN со времен СССР. Однако эта система сейчас устарела. Из современных электроустановок, она встречается лишь в уличном освещении (в целях экономии, а также пониженного риска). Для нового жилья ее рекомендовать нельзя. Сейчас на смену ей пришли более современные системы.

Вариант заземления TN-S

Подсистемой TN-S является TN, в которой проводники (нулевой рабочий, а также защитный) на всем протяжении системы разделены. Это современная, самая безопасная, однако самая дорогая система. Она уже очень давно применяется в телекоммуникационных сетях (что примечательно, при ее использовании исключены помехи в слаботочной сети).

TN-C-S — специфика устройства

Подсистему TN-C-S – можно отнести к промежуточному варианту. В ней нулевой рабочий, а также защитный проводники совмещены лишь в какой-то одной ее части. Обычно — в главном щите здания (где защитное заземление дополнено защитным занулением). По всему зданию далее эти проводники разделены. Система оптимальна с позиции соотношения цена — качество. Данная схема является в настоящее время основной, которую можно реализовывать в отдельных частях электроустановок при реконструкции. Другие системы заземления электроустановок сделать этого не позволяют. Сечения проводников выбираются, исходя из значений токов (расчетных), протекающих через них. Площадь сечения (минимальная) PEN-проводника равна 4 мм2. Необходимо предусмотреть, чтобы в распределительном щите были отдельные зажимы на шине PEN (для каждого проводника — N и РЕ). При применении многожильного или одиночного провода в качестве PEN-проводника его цвет изоляции должен быть исключительно желто-зеленым.

Что представляет собой система ТТ

Это система отличается тем, что ноль источника в ней заземлен, при этом открытые проводящие части любой электроустановки подсоединены к заземлению, которое является электрически независимым от заземленного нуля (нейтрали) источника питания. Иными словами, на объекте применяется свой контур заземления, который никак не связан с нулем. На сегодняшний день эту систему как основную применяют в мобильных сооружениях, например бытовках, домах-вагонах и т.д. (там, где не всегда удается монтировать заземлитель в соответствии с требуемыми нормами). Примечательно, что согласование ее применения проходит сложнее, чем TN. Обязательным становится применение УЗО, также необходимо качественное заземление (а именно 4 Ом на 380 В), существует много особенностей при подборе необходимых защитных автоматов.

Система IT: отличительные особенности

Это система отличается тем, что ноль источника в ней изолирован от земли либо заземлен через приборы, которые обладают большим сопротивлением, а проводящие открытые части электроустановок заземлены с использованием заземляющих устройств. IT применяется крайне редко. В основном — в электроустановках зданий специального назначения. Например, для аварийного освещения и электроснабжения в больницах. Вообщем, там где предъявляются повышенные требования безопасности и надежности.

Технологии устройства систем заземления

Существуют несколько технологий установки контура заземления. Наиболее применяемые две: традиционная и модульно штыревая система заземления.

Традиционная технология и материалы

Заземление выполняется из черного металлопроката: уголков, труб полос и т. п. Начинается установка с создания проекта, отражающем место, где будет устроен заземляющий контур, расположение технических коммуникаций в грунте. Затем, ориентируясь на объект, в почву на глубину в 3 м, на расстоянии около 5 м др. от друга вкапываются металлические изделия (электроды) определенного сечения (не < 3-х). После этого эти электроды они свариваются в общий контур по периметру при помощи металлической полосы.

Эта технология была основной в течение многих десятков лет. Однако она имеет ряд недостатков (например, коррозия металла, трудоемкость установки и т.п.), поэтому сейчас ее стараются заменять другой, более современной и совершенной технологией заземления.

Модульная система заземления

Что входит в комплект?

Состоит она из стержней, изготовленных из высококачественной стали и покрытых медью. Их располагают в грунте вертикально. Каждый из этих стержней достигает в длину порядка полутора метров, а в диаметре – 14 мм, масса 1-го элемента – не более 2-х кг. С двух сторон каждого стержня делается нарезка омедненной резьбы 30 мм в длину.
Стальные элементы этой системы соединяются между собой при помощи латунных муфт.
Комплект модульной системы заземления включает также латунный зажим, используемый для соединения горизонтальных (особые стальные полосы или медный провод, проходящий от щитка-распределителя прямо к заземлительному контуру этой системы) и вертикальных (омедненные стальные стержни) элементов заземления.
Также в комплект входит два стальных наконечника, которые будут крепиться к стержню путем навинчивания на омедненную резьбу. Выбирать наконечники придется в зависимости от грунта (особо твердый или обычный). В нем будет проходить все устройство этой системы заземления здания.
Для антикоррозийной защиты всех элементов заземления обычно прилагается защитная паста, которой обрабатываются элементы всей будущей заземлительной системы.
Для более безопасного и надежного соединения горизонтальных и вертикальных составляющих используют защитную ленту (например, PREMTAPE).

Как происходит монтаж?

Монтаж модульной штыревой системы заземления проходит в несколько этапов:

Устанавливается 1-ый вертикальный стальной штырь.
Проводится замер промежуточного сопротивления.
Монтируются остальные вертикальные штыри.
Укладывается горизонтальный заземлитель.
Затем элементы соединяются и обрабатываются защитной лентой.

Преимущества модульно штыревой системы заземления

Позволяет сэкономить площадь (может обустраиваться на 1 м2 площади).
Простая, не требует трудоемких земляных работ.
Не требуется сварка.
Применять такое заземление можно при любом виде грунта
Достигается большая глубина – до 50 м.
Используются проводники из нержавеющей стали.
Нет необходимости в специальном оборудовании.
Длительный срок эксплуатации.

Видео: прогрессивный защитный контур

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что на сегодняшний день наиболее рациональным является применение системы TN-C-S и модульно-штыревой технологии ее монтажа. Все факты говорят о том, что технологии устройства заземления последнего поколения по многим параметрам превосходят традиционные. Их применением сокращает срок проведения работ, уменьшает финансовые затраты, увеличивают срок службы заземляющих элементов.

Глобализация не обошла стороной электротехнику, МЭК (Международная электротехническая компания ) разработала единый стандарт, по которой квалифицируются системы заземлений.

Можно выделить следующие три системы, а также еще три подсистемы заземлений:

Система TN: подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S.
Система ТТ.
Система IT.

Международная классификация систем заземлений обозначается заглавными буквами. Первая буква указывает на характер ЗАЗЕМЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ, вторая – на характер ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОТКРЫТЫХ ЧАСТЕЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ.

Какая из систем надежно защищает?

Аббревиатура букв расшифровывается так:

T (terre - земля) - заземлено;
N (neuter - нейтраль) - присоединено к нейтрали источника (занулено);
I (isole) - изолировано.

В ГОСТ введены обозначения нулевых проводников:

N - нулевой рабочий проводник;
PE - нулевой защитный проводник;
PEN - совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник заземления.

Целевые предназначения систем заземления

Предлагаю по порядку разобрать каждую систему и подсистему для того, чтобы лучше понять, как они работают и для чего они нужны.

Система TN – система в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электропроводки присоеденены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

Термин глухозаземленная означает, что проводник N (нейтраль) присоединен не к дугогасящему реактору, а к заземляющему контуру, который непосредственно смонтирован вблизи трансформаторной подстанции.

Система TN: подсистема TN-C

TN-C - нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике по всей системе (C - combined - объединённый).

Достоинства подсистемы TN-C.

Наиболее распространенная подсистема, экономичная и простая.

Недостатки подсистемы TN-C

У такой системы нет отдельного проводника РЕ (защитное заземление). Это означает, что в жилом доме в розетках отсутствует заземление. Нередко при такой системе делается зануление. Зануление — это крайняя мера, рассчитанная на эффект короткого замыкания. Если проводник фазы окажется на корпусе прибора, произойдет короткое замыкание (КЗ), в итоге, сработает автоматический выключатель на отключение.

При такой системе TN-C недопустимо уравнивание потенциалов в ванной комнате.

Cистема заземления TN-C используется в старом жилом фонде и не может быть рекомендована для новых построек.

Схема системы TN-C

Система TN: подсистема TN-S

TN-S - нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе (S - separated - раздельный).

Достоинства подсистемы TN-S.

Наиболее современная и безопасная система заземления. Рекомендуется при строительстве новых зданий. Способствует хорошей защите человека, оборудования, а так же защиты зданий.

Недостатки подсистемы TN-S.

Менее распространена. Требует прокладки от трансформаторной подстанции пятижильного провода в трехфазной сети или трехжильного кабеля в однофазной сети, что ведет к удорожанию проекта.

Cхема системы TN-S

Система TN: подсистема TN-C-S

TN-C-S - нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике в какой- то ее части, начиная от источника питания до ввода в здание, такую систему возможно расщепить на проводник N и проводник РЕ. После расщепления такая система требует повторного заземления

Достоинства подсистемы TN-С-S.

Недостатки подсистемы TN-С-S.

Нуждается в модернизации стояков в подъездах. При обрыве PEN проводника электроприборы могут оказаться под опасным потенциалом.

Система TT

TT - нейтраль источника глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземлителю, электрически независимому от заземлителя нейтрали источника питания.

До недавнего времени система заземления ТТ была запрещена в нашей стране. Сегодня, эта система остается достаточно востребованной и используется для мобильных зданий, таких как вагончики, ларьки, павильоны,дома и др. Допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены.

Такая система требует высококачественного повторного заземления, с высокими требованиями к сопротивлению. Самым эффективным заземлением в этом случае, является модульно-штыревое заземление. Во всех перечисленных системах рекомендуется для безопасности применять УЗО (Устройство защитного отключения).

Схема системы ТТ

Система IT

Cистема IT — в такой системе нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.

Классификация систем заземления электроустановок и модернизация квартирной электропроводки. Опыт применения.

Для правильного ремонта или модернизации проводки нужно точно знать, какая система заземления применена на объекте. От этого зависит ваша безопасность, кроме того, это важно при составлении проекта реконструкции. В одних случаях, например, применяется трехжильный кабель, а в других четырех и пятижильный.

Классификация систем заземления электроустановок по МЭК

Международная электротехническая комиссия и с ее подачи 7 редакция ПУЭ (правила устройства электроустановок) различают 3 системы заземления и несколько их подсистем.

1. Система TN (подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S);

2. Система TT;

3. Система IT.

Система TN

Система TN, это система с глухозаземленной нейтралью , при которой открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника с помощью нулевых защитных проводников.

Термин глухозаземленная нейтраль значит, что на трансформаторной подстанции нейтраль (ноль) подключен непосредственно к заземляющему контуру (заземлен).

Подсистема TN-C, это TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены на всем ее протяжении, т.е. .

TN-S - это система, в которой на всем протяжении разделены нулевой защитный и нулевой рабочий проводники. Это самая безопасная, но и самая дорогая система.

Подсистема TN-C-S - это промежуточный вариант. В ней нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в какой-то ее части. Обычно это главный щит здания (защитное заземление дополняется защитным занулением). Далее по всему зданию эти проводники разделены. Эта система оптимальна с точки зрения соотношения цена - качество.

Система IT

Это система, в которой ноль источника изолирован от земли, или заземлен через приборы, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющих устройств. Сейчас система IT практически никогда не используется.

Система TT

Это система, в которой ноль источника заземлен, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от заземленного нуля источника. Иными словами, используется свой контур заземления на объекте никак не связанный с нулем.

Сегодня эта система является основной для мобильных сооружений, например бытовки, дома-вагоны и т.д. Отметим, что согласовать применение такой системы сложнее, чем TN. Становится обязательным , необходимо качественное заземление (4 Ом для 380 В), есть особенности при подборе .

Какую систему зазаемления электроустановок применять и как модернизировать?!

Исходя из вышесказанного, лучше всего применять систему заземления TN.

Система TN-C применялась ранее и ее нельзя рекомендовать для нового жилья.

Всем хороша система TN-S, но дорога и пока применяется редко. Оптимальный вариант пока - это система TN-C-S.

Остановимся теперь на типичных трудностях и ошибках, встречающихся при модернизации систем заземления.

1. Если рассматривать частный дом, в котором проводка уже сделана трехжильным проводом (фаза, ноль, заземление), то замена TN-C на TN-C-S довольно проста. Нужно только сделать качественное заземление, подключить его к вводному электрощитку и к точке соединения нуля и земли (N и РЕ) подключить РЕ провода розеток и светильников (обычно это желто-зеленый провод).

2. В квартире или многоквартирном доме, не оборудованном контуром заземления так делать нельзя. Проводку, конечно, лучше сделать тоже трехпроводным кабелем, но не нужно подключать, ни в розетках (светильниках) не в .

Причина заключается в том, что если вы подключите этот провод к нулю проводки (больше подключить его некуда, кроме разве батареи, что запрещено), то за счет падения папряжения в нулевом проводе от токов включенных нагрузок, корпуса вашей аппаратуры будут под напряжением относительно земли (батареи, трубы и т.д.).

3. В процессе эксплуатации встречаются и другие казусы, например, после устранения аварии электрики перепутывают нулевой и фазный провод. Соседям, у которых нет нулевого провода на корпусе аппаратуры, ничего не грозит, а у вас корпус под потенциалом фазы!

4. Нередки случаи отгорания нуля входного кабеля, происходящие при перекосе фаз, в этом случае на корпусе тоже будет опасный потенциал.

Исходя из вышесказанного, вытекает необходимость использования . Это устройства, выключающие сеть 220/380 В при протекании по телу человека незначительных (но чувствительных!) токов 10-30 мА. Недостаток этих устройств в том, что они будут срабатывать при любых токах утечки, например, когда вас пролили соседи. Бывает весьма сложно .

Итак, при ремонте проводки применяйте систему заземления TN-C-S. Прокладывайте проводку с цветной изоляцией жил (например ВВГ НГ).

Если в доме нет контура заземления, не подключайте провод заземления к нулю. Для проводки в помещения, где много влаги, используйте .