Системы заземления TN-C, TN-S, TNC-S, TT, IT
Важнейшей частью проектирования, монтажа и дальнейшей эксплуатации оборудования и электроустановок является правильно выполненная система заземления. В зависимости от используемых заземляющих конструкций, заземление может быть естественным и искусственным. Естественные заземлители представлены всевозможными металлическими предметами, постоянно находящимися в земле. К ним относится арматура, трубы, сваи и прочие конструкции, способные проводить ток.
Но электрическое сопротивление и другие параметры, присущие этим предметам, невозможно точно проконтролировать, и спрогнозировать. Поэтому с таким заземлением нельзя нормально эксплуатировать любое электрооборудование. Нормативными документами предусматривается только искусственное заземление с использованием специальных заземляющих устройств.
Классификация систем заземления
В зависимости от схем электрических сетей и других условий эксплуатации, применяются системы заземления TN-S, TNC-S, TN-C, TT, IT, обозначаемые в соответствии с международной классификацией. Первый символ указывает на параметры заземления источника питания, а второй буквенный символ соответствует параметрам заземления открытых частей электроустановок.
Буквенные обозначения расшифровываются следующим образом:
- Т (terre – земля) – означает заземление,
- N (neuter – нейтраль) – соединение с нейтралью источника или зануление,
- I (isole) соответствует изоляции.
Нулевые проводники в ГОСТе имеют такие обозначения:
- N – является нулевым рабочим проводом,
- РЕ – нулевым защитным проводником,
- PEN – совмещенным нулевым рабочим и защитным проводом заземления.
Система заземления TN-C
Заземление TN относится к системам с глухозаземленной нейтралью. Одной из его разновидностей является заземляющая система TN-C. В ней объединяются функциональный и защитный нулевые проводники. Классический вариант представлен традиционной четырехпроводной схемой, в которой имеется три фазных и один нулевой провод. В качестве основной шины заземления используется глухозаземленная нейтраль, соединяемая со всеми токопроводящими открытыми деталями и металлическими частями, с помощью дополнительных нулевых проводов.
Главным недостатком системы TN-C является потеря защитных качеств при отгорании или обрыве нулевого проводника. Это приводит к появлению напряжения, опасного для жизни, на всех поверхностях корпусов устройств и оборудования, где отсутствует изоляция. В системе TN-C нет защитного заземляющего проводника РЕ, поэтому у всех подключенных розеток заземление также отсутствует. В связи с этим для всего используемого электрооборудования требуется устройство зануления – подключение деталей корпуса к нулевому проводу.
В случае касания фазного провода открытых частей корпуса, произойдет короткое замыкание и срабатывание автоматического предохранителя. Быстрое аварийное отключение устраняет опасность возгорания или поражения людей электрическим током. Категорически запрещается использовать в ванных комнатах дополнительные контуры, уравнивающие потенциалы, в случае эксплуатации заземляющей системы TN-C.
Несмотря на то что схема tn-c является наиболее простой и экономичной, она не используется в новых зданиях. Эта система сохранилась в домах старого жилого фонта и в уличном освещении, где вероятность поражения электрическим током крайне низкая.
Схема заземления TN-S, TN-C-S
Более оптимальной, но дорогостоящей схемой считается заземляющая система TN-S. Для снижения ее стоимости были разработаны практические меры, позволяющие использовать все преимущества данной схемы.
Суть этого способа заключается в том, что при подаче электроэнергии с подстанции, применяется комбинированный нулевой проводник PEN, соединяемый с глухозаземленной нейтралью. На вводе в здание он разделяется на два проводника: нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N.
Система tn-c-s обладает одним существенным недостатком. При отгорании или каком-либо другом повреждении проводника PEN на участке от подстанции до здания, на проводе РЕ и деталях корпуса приборов, связанных с ним, возникает опасное напряжение. Поэтому одним из требований нормативных документов по обеспечению безопасного использования системы TN-S, являются специальные мероприятия по защите провода PEN от повреждений.
Схема заземления TT
В некоторых случаях, когда электроэнергия подается по традиционным воздушным линиям, становится довольно проблематично защитить комбинированный заземляющий проводник PEN при использовании схемы TN-C-S. Поэтому в таких ситуациях применяется система заземления по схеме ТТ. Ее суть заключается в глухом заземлении нейтрали источника питания, а также использовании четырех проводов для передачи трехфазного напряжения. Четвертый проводник используется в качестве функционального нуля N.
Подключение модульно-штыревого заземлителя осуществляется чаще всего со стороны потребителей. Далее он соединяется со всеми защитными проводниками заземления РЕ, связанными с деталями корпусов приборов и оборудования.
Схема TT применяется сравнительно недавно и уже хорошо зарекомендовала себя в частных загородных домах. В городах система ТТ применяется на временных объектах, например, торговых точках. Подобный способ заземления требует использования защитных устройств в виде УЗО и выполнения технических мероприятий по защите от грозы.
Система заземления IT
Рассмотренные ранее системы с глухозаземленной нейтралью хотя и считаются достаточно надежными, однако обладают существенными недостатками. Значительно безопаснее и совершеннее являются схемы с нейтралью, полностью изолированной от земли. В некоторых случаях для ее заземления применяются приборы и устройства, обладающие значительным сопротивлением.
Подобные схемы используются в системе заземления IT. Они наилучшим образом подходят для медицинских учреждений, сохраняя бесперебойное питание оборудования жизнеобеспечения. Схемы IT хорошо зарекомендовали себя на энергетических и нефтеперерабатывающих предприятиях, других объектах, где имеются сложные высокочувствительные приборы.
Основной деталью системы IT является изолированная нейтраль источника I, а также контур защитного заземления Т, установленный на стороне потребителя. Подача напряжения от источника к потребителю производится с использованием минимального количества проводов. Кроме того, выполняется подключение к заземлителю всех токопроводящих деталей, имеющихся на корпусах оборудования, установленного у потребителя. В системе IT нет нулевого функционального проводника N на участке от источника до потребителя.
Таким образом, все системы заземления TN-C, TN-S, TNC-S, TT, IT обеспечивают надежное и безопасное функционирование приборов и электрооборудования, подключаемых к потребителям. Использование этих схем исключает поражение электротоком людей, пользующихся оборудованием. Каждая система применяется в конкретных условиях, что обязательно учитывается в процессе проектирования и последующего монтажа. За счет этого обеспечивается гарантированная безопасность, сохранение здоровья и жизни людей.
Система заземления TN-C
На рисунке представлена схема электрических соединений:
Данная система отличается от других, входящих в семейство TN тем, что в качестве защитного заземляющего проводника (PEN) используется рабочий нулевой проводник, причем, по всей его длине. Разделение нулевого проводника на рабочий и защитный заземляющий провода, происходит только в точке присоединения потребителя к электрической сети (п.1.7.3 , см. Главу 1.7 ПУЭ).
Кстати, расшифровка аббревиатуры TN-C выглядит следующим образом: «T» — (terre — земля) означает заземлено, N (neuter, нейтраль) — присоединено к нейтрали источника (занулено), C (combined, объединённый) — нулевой рабочий и защитный провод объединены в один проводник по всей системе.
Система заземления TN-C, имея свои конструктивные особенности, обладает как достоинствами, так и недостатками. Достоинством системы, правда, не относящимся к вопросам электробезопасности, является:
- Банальная экономия, связанная с тем, что электроснабжение трехфазного потребителя осуществляется по четырем проводникам вместо пяти, так как отдельный защитный заземляющий проводник отсутствует.
- Возможность ее применения без осуществления модернизации построенных ранее кабельных и воздушных линий электропередачи, имеющих четыре проводника.
Недостаток у TN-C один, но он, к сожалению, имеет отношение к безопасности — более высокая вероятность, в сравнении с другими системами заземления, потери заземляющей цепи при повреждении единственного заземленного проводника.
Часто можно услышать о том, что система заземления TN-C – это «тяжелое наследие прошлого» и досталась нам от Советского Союза. С этим утверждением можно согласиться лишь частично. Действительно, четырехпроводные распределительные сети, имеющие глухозаземленную нейтраль, предполагают выполнение защитного заземления именно по такой схеме. Однако, следует отметить следующее: схема электроснабжения, имевшая место в советское время, и которая продолжает существовать по сей день во многих старых постройках, отнюдь не является системой заземления TN-C, и вот почему.
Реализация TN-C предполагает соединение с PEN-проводником «всех открытых (то есть, доступных для прикосновения человеком) частей электроустановок». Это означает, что металлические части корпуса любого электроприбора, включаемого в электрическую сеть нашего жилища, должны быть «занулены».
А что мы имеем в старых домах на сегодняшний день? PEN-проводник, он же рабочий нулевой провод, в лучшем случае, соединяется с корпусом вводного шкафа, на входе питающего кабеля в здание, и на этом защитное зануление заканчивается. Разводка по квартирам осуществляется в два провода, а электрические розетки в квартирах не оборудованы заземляющими контактами. В результате, большая часть населения пользуется бытовыми электроприборами без защитного заземления их корпусов. И это несмотря на то, что в инструкциях по эксплуатации каждого прибора подчеркивается необходимость выполнения этого мероприятия, а все вилки для включения оборудования в сеть снабжены заземляющими контактами. Таким образом, ругать TN-C, в то время, как в большинстве домов вообще отсутствует какое-либо защитное зануление, не совсем правильно.
Реализовать систему заземления TN-C в квартире или частном доме под силу каждому владельцу. Для этого необходимо сделать разделение приходящего с питающим кабелем нулевого провода в шкафу ввода или на этажном щитке. Боле подробно о том, как выполнить разделение PEN-проводника, мы рассказывали в отдельной статье. После этого нужно сделать внутри квартиры или дома разводку тремя проводами, подключая третий проводник, который будет играть роль защитного, к заземляющим контактам электрических розеток. Если на кухне установлена электрическая плита, и она запитана отдельным кабелем, предусмотреть дополнительную жилу для соединения корпуса электрической плиты с защитным заземляющим проводником.
Не следует забывать о том, что пробой фазы на корпус в любом электроприборе вызывает короткое замыкание. Поэтому, при выполнении указанной разводки, особое внимание нужно уделить защите проводки. Лучше всего смонтировать внутриквартирный щиток, установив в него надежные, правильно подобранные по номиналу автоматические выключатели. Электроснабжение помещений дома или квартиры лучше разделить на группы, каждую из которых запитав от своего автомата.
Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором рассмотрены все системы заземления, которые могут применяться на сегодняшний день:
Теперь вы знаете, что собой представляет система заземления TN-C, какие у нее плюсы и минусы по сравнению с другими вариантами организации защитного контура. Напоследок хотелось бы отметить, что в новом строительстве TN-C запрещена, поэтому организовывать нужно более современную систему заземления TN-S.
Системы заземления TN-C-S, TN-C, TN-C, TT, IT
Всем известны системы энергоснабжения с напряжением до 1000 вольт, на уровне конечного потребителя. Они бывают всего двух видов:
- трехфазная (три фазы и рабочий нуль), где напряжение между фазами составляет 380 вольт, а между каждой фазой и нулем — 220 вольт.
- однофазная (одна из трех фаз с общего ввода на объект, и рабочий нуль), напряжение между каждой фазой и нулем составляет 220 вольт.
А вот с системами безопасности, ситуация гораздо сложнее. Для организации искусственного заземления, ГОСТ предусматривает 5 систем: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) определяют условия, на основании которых проектировщики выбирают систему заземления объекта. Она отражается в проектной документации, и не может быть изменена после сдачи объекта в эксплуатацию.
В большинстве случаев, применяется система заземления TN, которая предусматривает обязательное заземление нейтрали источника питания. При этом открытые токоведущие части конечных электроустановок, могут быть соединены с нейтралью источника питания различными способами.
Каждая из предложенных систем искусственного заземления имеет свои преимущества и недостатки. При этом, любая из них направлена на решение вопросов безопасной эксплуатации электроустановок, и нахождения людей на объекте.
Условные обозначения
Для лучшего понимания материала, разберем принятые условные обозначения:
- L1, L2, L3 — проводник, на который подключена фаза источника питания. В однофазных системах, обозначается буквой L.
- N — рабочий нуль источника питания (нулевой проводник).
- PE — защитный нуль: он же заземляющий проводник, соединенный с заземлителем.
- PEN — проводник, совмещающий в себе рабочий и защитный нули.
Самая безопасная система, это TN-S.
Силовой кабель для соединения потребителя электроэнергии с источником питания, выполнен по пятижильной схеме: три фазы (L1, L2, L3), рабочий нуль (N) и рабочее заземление (PE). Объединение нуля и «земли» происходит на ближайшей подстанции. При аварийной ситуации, если рабочий нуль отгорит, корпуса электроустановок все равно остаются присоединенными к заземлению. Защита от поражения электротоком обеспечивается независимо от состояния нулевого провода. Соответственно, внутренняя разводка к потребителям выполняется трехжильным проводом (для однофазного подключения), либо тем же пятижильным (при наличии трехфазных электроустановок: например, электропечей или отопительных систем).
На вводных щитках в каждом помещении, монтируются по две раздельные клеммные колодки: рабочий нуль и защитная земля.
Причем после «земляной» колодки нельзя устанавливать коммутационные устройства: выключатели, защитные автоматы. По всей длине, заземляющий проводник от заземлителя до электроустановки, не должен иметь размыкающих устройств.
Вы спросите: «а как же розетка?» При извлечении из нее вилки, линия заземления действительно размыкается. Но при этом электроустановка полностью обесточивается, и перестает быть опасной.
Системой заземления TN-S сегодня оборудуются все современные жилые и нежилые объекты. К сожалению, такая схема применяется только на объектах, введенных в строй не раньше, чем 15–20 лет назад. Подавляющее большинство жилого фонда, построенного во времена СССР, оборудованы системой TN-C. Это не значит, что все эти объекты построены с нарушениями СНиП. Просто в те времена, стандарты (включая ПУЭ) были иными.
В идеале, необходимо переоснастить все существующие сети до стандарта TN-S. Но это потребует огромных капиталовложений. К тому-же, прокладка дополнительных линий «земли» от питающих подстанций не всегда возможна технически. А значит, в некоторых местах придется менять всю сеть силовых кабелей.
Заземление TN-C не обеспечивает полной безопасности по следующей причине:
«Земля» и рабочий нуль представляют собой одну линию, которая расположена в силовом кабеле от источника питания, до потребителя. Заземлитель (контур заземления, физически соединенный с грунтом), расположен в непосредственной близости от питающей подстанции. Такой способ организации заземления называется глухозаземленной нейтралью. Силовой кабель состоит из четырех жил: три фазы (L1, L2, L3), и рабочий нуль, совмещенный с рабочим заземлением (PEN).
Поскольку рабочий нуль находится под нагрузкой (через него протекает активный электрический ток), он находится в так называемой зоне риска. Нередки случаи, когда от перегрева этот проводник просто отгорал. Что происходит при этом с конечными потребителями, оставим за скобками — напряжение может скакнуть до 600 вольт. Главная опасность в том, что все электроустановки в этом случае теряют защитное заземление. Прикоснувшись к корпусу, на котором может оказаться потенциал фазы, человек гарантированно будет поражен электротоком. Особую опасность при такой аварии, представляет одновременное прикосновение к электроустановке, находящейся под напряжением, и металлическим конструкциям, имеющим физический контакт с грунтом: системы отопления, водопровода, арматура в стенах. Даже влажный цементный пол, соединенный с арматурой в стяжке, может стать причиной трагедии.
В многоквартирных домах, и других объектах, оборудованных системой TN-C, вообще отсутствует защитное заземление в привычном понимании. Все знают, как выглядят розетки советского образца: в них нет контактов заземления. Даже если владельцы производят замену на трех контактные современные розетки, клемма защитного заземления остается невостребованной: ее просто не к чему подключить.
По этой причине, на объектах, оснащенных заземлением TN-C, в помещениях с повышенной влажностью (санузлы, бани, прачечные), запрещено использовать незаземленные электроприборы. Если вы устанавливаете бойлер, или стиральную машину — подводить к ней заземление (или организовывать систему дополнительного уравнивания потенциалов) на основе рабочей нейтрали, запрещено!
Необходимо организовать заземлитель (полноценный контур, имеющий физический контакт с грунтом). Причем параметры такого заземлителя должны соответствовать требованиям Правил устройства электроустановок.
Металлический уголок длиной 50 см, забитый в палисадник у подъезда, заземлителем не является!
Затем в квартиру заводится заземляющий проводник (сечением не менее 2.5 мм², и не имеющий разъединителей на всей протяженности), который соединяется непосредственно с электроустановкой. Разумеется, необходимо установить щиток или клеммную колодку заземления, завести на нее розетки и корпуса опасных электроприборов.
Для минимизации проблем со схемой TN-C, введена система заземления TN C S. Это некий компромисс, переходный вариант от старой C к современной S.
Как она устроена, и в чем отличие от TN-S?
В произвольном месте, глухозаземленная нейтраль объединяется с защитным заземлением. Точнее, от рабочего нуля выполняется ответвление. Как правило, такая точка организуется на входе силового кабеля в объект.
На вводном щитке потребителя (обычно, это общий ввод на объекте: многоквартирный дом, офисное здание и прочее) имеются уже две шины: рабочий нуль, и защитное заземление. Далее к потребителям идут привычные и безопасные силовые кабели: трехжильный к однофазным электроустановкам, и пятижильный к трехфазным.
В каждый вводной щиток квартиры, или обособленного помещения внутри объекта, линии защитного заземления и нуля заходят уже в разделенном виде. Для конечного потребителя, система заземления по схеме TN-C-S выглядит, как обычная и безопасная TN-S. На самом деле, уровень безопасности далеко не 100%.
Почему система TN-C-S не обеспечивает полную защиту от поражения электротоком? Слабое место находится на участке от питающей подстанции до точки объединения нуля и защитного заземления. Если на пути от подстанции, где глухозаземленная нейтраль соединена с заземлителем, до вводного распределительного устройства на объекте, произойдет разрыв линии PEN, все потребители останутся без контура заземления.
При проведении капитального ремонта на объектах жилого фонда советской постройки, обязательно организуется система заземления. Для экономии средств, выполняется она по схеме TN-C-S. В лучшем случае, при объединении линии PEN с вновь проложенной шиной защитного заземления, производится электрическое подключение к реальному контуру заземления. В большинстве домов присутствует основная система уравнивания потенциалов, имеющая надежный контакт с грунтом. Но зачастую, чтобы упростить себе задачу, бригады ремонтников просто устанавливают перемычку между новой шиной заземления и рабочей нейтралью, внутри вводного распределительного устройства.
Совет. При заключении договора с исполнителем работ по капитальному ремонту, необходимо заранее оговаривать вопрос заземления.
Как быть, если ваш дом подключен по системе TN-C, а до ближайшего капремонта еще много лет? Организовывать индивидуальное заземление в квартире, или объединяться хотя бы с соседями по подъезду. Иначе использование современных электроприборов (бойлеры, электрические духовки, стиральные машинки и пр.) станет источником повышенной опасности.
Есть горе мастера, немного разбирающиеся в электротехнике, но не понимающие ответственности за нарушение ПУЭ. Зачастую, вместо организации контура заземления по ГОСТу, шина защитного заземления соединяется с металлическими элементами инфраструктуры. В лучшем случае, со стояками холодной или горячей воды, в худшем — с системой отопления.
Действительно, при строительстве дома, эти трубы соединялись с контуром основной системы уравнивания потенциалов. Изначально был организован физический контакт с «землей». Но в процессе эксплуатации (особенно если вашему дому несколько десятков лет), целые участки трубопроводов заменены на полипропилен. Разумеется, ни о каком заземлении в этом случае не может быть и речи.
Организовав такое подключение, владелец квартиры пребывает в ложной уверенности, что у него с безопасностью полный порядок. Мало того, при появлении на корпусе электроустановки опасного потенциала (достаточно напряжения более 42 вольт), опасности подвергаются все соседи.
Вывод
Единственный безопасный способ — установить недалеко от подъезда контур заземления (согласно ПУЭ), и завести на объект надежный проводник.
После чего, можно развести полноценное заземление по квартирам. Разумеется, лучше поручить эту работу квалифицированным специалистам.
Видео по теме