КЛАССИФИКАЦИЯ типов систем ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

Тип системы заземления – показатель, характеризующий отношение к земле нейтрали трансформатора на подстанции и открытых проводящих частей у потребителя, а также устройство нейтрального проводника. Различают ТN-, ТТ-, IТ-системы, две первых из которых имеют заземленную нейтраль на трансформаторной подстанции, а третья – изолированную. ТN-система по устройству нейтрального проводника в свою очередь делится на ТN-S, ТN-С, ТN-С-S-системы.

Первая буква в обозначении типа заземления определяет характер заземления источника питания:

Т – непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания (обычно нейтрали) к земле;

I – все токоведущие части изолированы от земли или одна точка заземлена через сопротивление.

Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:

Т – непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землей, независимо от характера связи источника питания с землей;

N - непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Последующие (за N) буквы определяют характер этой связи – функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:

S – функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) проводников обеспечиваются раздельными проводниками;

С – функции нулевого защитного и нулевого проводников обеспечиваются одним общим проводником (РЕN).

Таким образом, тип системы заземления – это комплексная характеристика, включающая в себя, с одной стороны, питающую электрическую сеть, с другой стороны – электроустановку здания. Поэтому относить тип системы заземления к характеристике только питающей электрической сети неправильно.

Основные требования к электроустановкам зданий предъявляются применительно к конкретным типам систем заземления. Тип заземления является общей характеристикой питающей электрической сети и электроустановки здания.

Иллюстрации различных типов заземления представлены на примере условной электроустановки здания, которая подключена к питающей электрической сети, состоящей из трансформаторной подстанции (ПС) и воздушной (ВЛ) или кабельной (КЛ) линии электропередачи (приложение Е).

В системе TN-C (рисунок Е.1) источник питания (трансформаторная подстанция) имеет непосредственную связь токоведущих частей (обычно – нейтрали трансформатора) с землей (глухозаземленная нейтраль). Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с заземляющим устройством источника питания. Для обеспечения этой связи применяется совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник (РЕN).

К системе TN-C относятся трехфазные четырехпроводные и однофазные двухпроводные сети существующих зданий старой постройки. Отсутствие специального нулевого защитного (заземляющего) проводника в существующих электропроводках однофазных сетей создает опасность поражения персонала электрическим током.

В ряде случаев технические средства информатики и телекоммуникаций устанавливаются в помещениях, где отсутствует заземление и одновременно имеется нетокопроводящее покрытие пола, на котором накапливается статическое электричество. Из-за отсутствия заземления и возникновения разрядов статического электричества при касании оператора клавиатуры или корпуса персонального компьютера происходят сбои в работе, например, «зависания», и могут возникнуть повреждения оборудования, нарушения в работе программного обеспечения и потери информации.

В настоящее время в России широкое распространение имеет система TN-C, в которой открытые проводящие части электроустановки соединяются с точкой заземления источника питания совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником. Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не позволяет обеспечить надлежащий уровень электробезопасности.

Требованиями нормативной документации применение системы TN-C на вновь строящихся и реконструируемых объектах не допускается.

В системе TN-S (рисунок Е.2) источник питания имеет непосредственную связь токоведущих частей с землей. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с заземляющим устройством источника питания. Для обеспечения этой связи применяется отдельный нулевой защитный проводник (РЕ).

Такая схема исключает обратные токи в проводнике РЕ, что снижает риск электромагнитных помех. При эксплуатации системы TN-S необходимо следить за соблюдением назначения проводников РЕ и N. Оптимальным случаем с точки зрения минимизации помех является наличие встроенной (пристроенной) трансформаторной подстанции, что позволяет обеспечить минимальную длину проводника от ввода кабелей до главного заземляющего зажима.

В системе TN-C-S (рисунок Е.3) источник питания также имеет непосредственную связь токоведущих частей с землей. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления источника питания. Для обеспечения этой связи на головном (по ходу энергии) участке питающей сети и (или) электрической цепи применяется совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник (РЕN), в остальной части – отдельный нулевой защитный проводник (РЕ).

Точка разделения РЕN-проводника в системе TN-С-S на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники может быть выполнена не только на вводе в здание, но и в другом месте электроустановки. В первом варианте в первой части электроустановки открытые проводящие части будут соединены с РЕN-проводником, во второй – с нулевым защитным проводником. Запрещается объединять нулевой защитный и нулевой рабочий проводники за той точкой электроустановки по ходу энергии, где произошло разделение РЕN-проводника.

Для системы TN-C-S желательно выполнение повторного заземления нейтрали. Система при наличии встроенной (пристроенной) подстанции не требует повторного заземления, так как имеется основной заземлитель на ТП.

В системе IТ (рисунок Е.4) источник питания не имеет непосредственной связи токоведущих частей с землей.

Электроустановка должна быть заземлена или присоединена к заземляющему устройству через заземляющее сопротивление, имеющее достаточно большую величину. Такая связь осуществляется либо в точке нейтрали установки, либо в нейтрали, созданной искусственно, которая может быть соединена напрямую с землей, если соответствующее однополюсное заземляющее сопротивление имеет достаточную величину. Если точка нейтрали не существует, то фазный проводник должен быть заземлен через заземляющее сопротивление.

Система IТ применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения.

В системе ТТ (рисунок Е.5) источник питания имеет непосредственную связь токоведущих частей с землей. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землей через заземлитель, электрически независимый от заземлителя нейтрали источника питания.

Схемы ТТ в электроустановках административных зданий, как правило, не применяются. Основная область применения схем ТТ – заземление стационарных установок проводной связи, радиорелейных станций, радиотрансляционных узлов проводного вещания и антенн систем коллективного приема телевидения.

Система TN-S имеет ограниченное распространение, так как для ее реализации следует использовать ВЛ (КЛ), которые имеют на один проводник больше, чем в системах TN-C, TN-C-S и ТТ.

При использовании существующих питающих электрических сетей могут быть реализованы три системы: TN-C, TN-C-S и ТТ.

Наиболее перспективным для практического применения следует признать системы TN-C-S и ТТ, которые позволяют, с одной стороны, обеспечить более высокий уровень электробезопасности, чем система TN-C, а с другой стороны – не проводить реконструкцию существующих электрических сетей. При проектировании и монтаже электроустановок зданий из металла рекомендуется применять в качестве основного типа системы заземления ТТ.

Проводник одной и той же ВЛ (КЛ) в зависимости от типа системы заземления может выполнять разные функции. Для электроустановок первого и второго зданий нулевой проводник является совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником, для электроустановок третьего здания – только нулевым рабочим проводником. То есть, в зависимости от типа системы заземления, один и тот же нулевой проводник ВЛ (КЛ) может выполнять функции как совмещенного нулевого защитного и рабочего проводника, так и только нулевого рабочего проводника.


6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УРАВНИВАНИЯ
ПОТЕНЦИАЛОВ

 

6.1 Основные понятия и определения

 

Уравнивание потенциалов – снижение разности потенциалов между доступными одновременному прикосновению открытыми проводящими частями, сторонними проводящими частями, заземляющими и защитными проводниками (РЕ-проводниками), а также РЕN-проводниками путем электрического соединения этих частей между собой.

При применении защитного автоматического отключения питания должна быть выполнена основная система уравнивания потенциалов, а при необходимости также дополнительная система уравнивания потенциалов.

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части (приложение Ж):

- нулевой защитный РЕ или PEN проводник питающей линии в системе TN;

- заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и ТТ;

- заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание (если есть заземлитель);

- металлические трубы коммуникаций, входящих в здание: горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п.

Если трубопровод газоснабжения имеет изолирующую вставку на вводе в здание, к основной системе уравнивания потенциалов присоединяется только та часть трубопровода, которая находится относительно изолирующей вставки со стороны здания;

- металлические части каркаса здания;

- металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования. При наличии децентрализованных систем вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды следует присоединять к шине РЕ щитов питания вентиляторов и кондиционеров;

- заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категорий;

- заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если такое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

- металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены как можно ближе к точке их ввода в здание.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине (ГЗШ) при помощи проводников системы уравнивания потенциалов.

При выполнении основной системы уравнивания потенциалов в зданиях следует руководствоваться следующим: если здание имеет несколько обособленных вводов, то ГЗШ должна быть выполнена для каждого вводного устройства (ВУ) или вводно-распределительного устройства (ВРУ). В качестве ГЗШ может быть использована РЕ-шина ВУ или ВРУ, при этом все главные заземляющие шины и РЕ-шины НКУ должны соединяться между собой проводниками системы уравнивания потенциалов (магистралью) сечением (с эквивалентной проводимостью) равным сечению меньшей из попарно сопрягаемых шин.

Сечение РЕ-шины в водных устройствах (ВУ, ВРУ) электроустановок зданий и соответственно ГЗШ принимается по табл. 5.

Если ГЗШ установлены отдельно и к ним не подключаются нулевые защитные про­водники установки, в том числе PEN (РЕ) - проводники питающей линии, то сечение (экви­валентная проводимость) каждой из отдельно установленных ГЗШ принимается равным половине сечения РЕ-шины, наибольшей из всех РЕ-шин, но не менее меньшего из сечений РЕ-шин вводных устройств.

 

Таблица 5 − Сечения РЕ-шин

Сечение фазного проводника S (мм2) Наименьшее сечение РЕ-шины (мм2)  
До 16 включительно S  
От 16 до 35 вкл.  
От 35 до 400 вкл. S/2  
От 400 до 800 вкл.  
Св. 800 S/4  

 

Площади поперечного сечения приведены для случая, когда защитные проводники изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Защитные проводники, изготовленные из других материалов, должны иметь эквивалентную проводимость.

РЕ-шина низковольтных комплектных устройств (НКУ) должна проверяться по нагреву по максимальному значению рабочего тока в PEN - проводнике (например, в неполнофазных режимах, возникающих при перегорании предохранителей, при наличии третьей гармоники и т.д.).

Сечение главных проводников основной системы уравнивания потенциалов должно быть не менее 6 мм2 по меди, 16 мм2 по алюминию и
50 мм2 по стали. Это условие распространяется и на заземляющие проводники, соединяющие ГЗШ с заземлителями защитного заземления и/или рабочего (функционального) заземления (при их наличии), а также с естественными заземлителями.

Присоединение к заземлителю молниезащиты заземляющих проводников основной системы уравнивания потенциалов и заземляющих проводников от естественных заземлителей (при использовании естественных заземлителей в качестве заземлителей системы молниезащиты) должно производиться в разных местах.

Если имеется специальный контур заземления молниезащиты, к которому подключены молниеотводы, то такой контур также должен подключаться к ГЗШ.

При наличии в здании нескольких электрических вводов трубопроводные системы и заземлители рекомендуется подключать к ГЗШ основного ввода.

Соединения сторонних проводящих частей с ГЗШ могут выполняться по радиальной схеме, по магистральной схеме с помощью ответвлений, по смешанной схеме. Трубопроводы одной системы, например, прямая и обратная труба центрального отопления, не требуют выполнения отдельных присоединений. В этом случае достаточно иметь одно ответвление от магистрали или одну радиальную линию, а прямую и обратную трубы доста­точно соединить перемычкой, сечением, равным сечению проводника системы уравнивания потенциалов.

В качестве проводников основной системы уравнивания потенциалов в первую очередь следует использовать открыто проложенные неизолированные проводники.

Отдельно устанавливаемые ГЗШ рекомендуется выполнять из стали. В низковольтных комплектных устройствах РЕ-шина, как правило, выполняется медной (допускается выполнение из стали, использование алюминия не допускается). Стальные шины должны иметь металлическое покрытие. При использовании разных материалов для ГЗШ и для проводников системы уравнивания потенциалов необходимо принять меры по обеспечению надежного электрического соединения.

Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток.

Для уравнивания потенциалов могут быть использованы специально предусмотренные проводники либо открытые проводящие части и сторонние проводящие части, если они удовлетворяют следующим требованиям:

- непрерывность электрической цепи обеспечивается либо их конструкцией, либо соответствующими соединениями, защищенными от механических, химических и других повреждений;

- их демонтаж невозможен, если не предусмотрены меры по сохранению непрерывности цепи и ее проводимости.

Защита при помощи двойной или усиленной изоляции может быть обеспечена применением электрооборудования класса II или заключением электрооборудования, имеющего только основную изоляцию токоведущих частей, в изолирующую оболочку.

Проводящие части оборудования с двойной изоляцией не должны быть присоединены к защитному проводнику и к системе уравнивания потенциалов.

Защитное электрическое разделение цепей следует применять, как правило, для одной цепи.

Наибольшее рабочее напряжение отделяемой цепи не должно превышать 500 В.

Питание отделяемой цепи должно быть выполнено от разделительного трансформатора или от другого источника, обеспечивающего равноценную степень безопасности.

Токоведущие части цепи, питающейся от разделительного трансформатора, не должны иметь соединений с заземленными частями и защитными проводниками других цепей.

Проводники цепей, питающихся от разделительного трансформатора, рекомендуется прокладывать отдельно от других цепей. Если это невозможно, то для таких цепей необходимо использовать кабели без металлической оболочки, брони, экрана или изолированные провода, проложенные в изоляционных трубах, коробах и каналах при условии, что номинальное напряжение этих кабелей и проводов соответствует наибольшему напряжению совместно проложенных цепей, а каждая цепь защищена от сверхтоков.

Если от разделительного трансформатора питается только один электроприемник, то его открытые проводящие части не должны быть присоединены ни к защитному проводнику, ни к открытым проводящим частям других цепей.

Допускается питание нескольких электроприемников от одного разделительного трансформатора при одновременном выполнении следующих условий:

- открытые проводящие части отделяемой цепи не должны иметь электрической связи с металлическим корпусом источника питания;

- открытые проводящие части отделяемой цепи должны быть соединены между собой изолированными незаземленными проводниками местной системы уравнивания потенциалов, не имеющей соединений с защитными проводниками и открытыми проводящими частями других цепей;

- все штепсельные розетки должны иметь защитный контакт, присоединенный к местной незаземленной системе уравнивания потенциалов;

- все гибкие кабели, за исключением питающих оборудование класса II, должны иметь защитный проводник, применяемый в качестве проводника уравнивания потенциалов.

 


ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ

 

1. ГОСТ Р 50571.2-94 (МЭК 364-3-93) «Электрические установки зданий. Часть 3. Основные характеристики», с дополнительными требованиями, учитывающими потребности народного хозяйства. – М. : ИПК Издательство стандартов, 2001.

2. Карякин, Р.Н. Нормы устройства безопасных электроустановок. − М. : Энергосервис, 2000. - 217 с.

3. Маньков, В.Д. Практическое руководство по контролю электоустановок при проведении авторского надзора и визуального осмотра / В.Д. Маньков, С.Ф. Заграничный - СПб, 2008. - 256 с.

4. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд., перераб. и доп. – М. : ЭНАС, 2006. – 552 с.

5. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. В 2 Т. / Под ред. А.А. Федорова. – М. : Энергоатомиздат, 1986. - 586 с.