Системы заземления электрических сетей

Согласно п. 1.7.3 ПУЭ электроустановки в отношении мер электробезопасности подразделяют на:

• • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью);
• • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;
• • электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;
• • электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

Для электроустановок напряжением до 1 кВ в соответствии с гл. 1.7 ПУЭ приняты следующие системы и их обозначения.

Система TN — система, в которой нейтраль источника питания (трансформатора, генератора) глухо заземлена (соединена с землей через заземляющее устройство), а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников. В России эта система имеет преимущественное распространение. В зависимости от того, как выполнены нулевые рабочие проводники (служат для питания однофазных электроприемников) и нулевые защитные проводники (служат для защиты человека, животных от поражения электрическим током) она подразделяется на системы: TN-C, TN-S, TN-C-S.

Система TN-C — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике PEN на всем протяжении сети (рис. 2.1). Этот проводник одновременно выполняет функции и нулевого, и защитного проводников.

Рис. 2.1. Электрическая сеть с системой заземления TN-C (нулевой защитный и нулевой рабочий проводники объединены по всей длине сети в единый проводник PEN):

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 — токопроводящие корпуса электроустановок (электроприемников); А1 — электроприемник, получающий питание от трех фазных проводов и одного нулевого рабочего; А2 — электроприемник, получающий питание только от трех фазных проводов; F — предохранители; A(L_X), B(L₂), C(L₃) — фазные провода для питания электроустановок

Система TN-S — это система TN, в которой нулевой защитный (РЕ) и нулевой рабочий (N) проводники разделены на всем ее протяжении (рис. 24.2).

Нулевой защитный проводник служит для защиты людей в случае пробоя изоляции на корпус электроустановки. В этом случае на корпусе электроустановки значительно уменьшается потенциал, что защищает человека. И более того, электроустановка вообще отключается от сети ввиду короткого замыкания, возникающего в результате попадания напряжения на зануленный корпус и срабатывания отключающих устройств (перегорают плавкие предохранители, срабатывают автоматические выключатели и др.).

Нулевой рабочий проводник служит для питания электроустановок. На рис. 2.2 это не отражено, но кроме подсоединения токопроводящих корпусов электроустановок к нроводникам РЕ или PEN, их рекомендуется в сетях системы TN подсоединять и к заземляющему устройству, что повышает надежность защиты.

Подробнее принцип работы и техническое исполнение защитного заземления и зануления рассмотрены в параграфе 2.3.

Рис. 2.2. Электрическая сеть с системой заземления TN-S (нулевой защитный проводник РЕ и нулевой рабочий проводник N разделены на всем протяжении сети):

• 1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока;
• 2— открытые проводящие части (корпуса электроустановок): Л — электроприемник, получающий питание от трех фазных проводов и одного нулевого рабочего;

Л2 — электроприемник, получающий питание только от трех фазных проводов; F — предохранители

Система TN-C-S — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (рис. 2.3). Точка разделения проводников может быть выполнена на вводе в здание (во вводном устройстве, щитке), а по самому зданию эти проводники уже прокладывают раздельно, после чего объединять их запрещается. Не допускается производить разделение проводников в одном контактом зажиме, потому что в аварийном режиме в случае разрушения (выгорания контакта) может произойти разрыв цепи защиты электроустановки (разрыв цепи проводника РЕ). Иными словами, следует отдельным зажимом к проводнику PEN подсоединить проводник РЕ, и так же в другом месте к проводнику PEN снова отдельным зажимом подсоединить проводник iV (на цепи PEN будет два разделенных зажима).

Рис. 2.3. Электрическая сеть с системой заземления TN-C-S, в которой в начале сети нулевой рабочий и нулевой

защитный проводники объединены в единый проводник PEN, а затем разделены на нулевой рабочий проводник N и нулевой защитный проводник РЕ:

• 1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока;
• 2 — корпуса электроустановок А и А2 (их открытые проводящие части);

F — предохранители

Кроме приведенных, применяют системы ГГ и 7У, характеризующиеся тем, что у них корпуса электроустановок заземлены (соединены металлическим проводником с заземляющим устройством), а нейтраль источника питания или изолирована от земли, или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, или глухо заземлена.

Система ГГ — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены (рис. 2.4).

Система ГГ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземлен- ной нейтрали источника (рис. 2.5).

Рис. 2.4. Электрическая сеть с системой заземления IT.

а — нейтраль источника питания изолирована от земли; б — нейтраль источника питания заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление (через заземляющий реактор L); 1 — корпус электроустановки; 2 — заземление корпуса электроустановки (защитное заземление); 3 — заземляющий реактор L, изолирующий токоведущие проводники сети от земли

Рис. 25. Электрическая сеть с системой заземления 7Т:

• 1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока;
• 2 — корпус электроустановки; 3 — заземление корпуса

электроустановки (защитное заземление)

Во всех этих системах приняты определенные обозначения.

Первая буква обозначает состояние нейтрали источника питания относительно земли:

• • Т (terra — земля) — заземленная нейтраль;
• • I (isolate — изолированный) — изолированная нейтраль.

Вторая буква обозначает состояние открытых проводящих частей относительно земли:

• • Т — открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
• • N (neutral — нейтральный) — открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N) буквы обозначают совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

• • S (selective — разделенный) — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
• • С (complete — общий) — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN проводник);
• • N — нулевой рабочий (нейтральный) проводник;
• • РЕ — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);
• • PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

В прошлом в Европе в основном использовались системы IT, но затем они были практически полностью заменены на системы с заземленной нейтралью.

В мире использование системы IT ограничивается их применением в тех производствах, где перерыв в работе системы электроснабжения может быть опасен (например, взрывоопасные производства).

Питание передвижных электроприемников от стационарной электрической сети должно, как правило, выполняться от источника с глухозаземленной нейтралью с применением систем TN-S или TN-C-S. Объединение функций нулевого защитного проводника РЕ и нулевого рабочего проводника N в одном общем проводнике PEN внутри передвижной электроустановки не допускается. Разделение PEN-проводника питающей линии на РЕ- и ЛГ-проводники должно быть выполнено в точке подключения установки к источнику питания.

При питании передвижных электроприемников от автономного передвижного источника его нейтраль, как правило, должна быть изолирована.

При питании стационарных электроприемников от автономных передвижных источников питания режим нейтрали источника питания и меры защиты должны соответствовать режиму нейтрали и мерам защиты, принятым для стационарных электроприемников. Нейтраль генератора необходимо заземлять на заземляющее устройство сооружения. Если же сооружение не имеет заземляющего устройства, нейтраль передвижного источника питания заземляют, используя для этой цели штатные заземлители последнего.

В случае питания передвижной электроустановки от стационарного источника питания для защиты при косвенном прикосновении должно быть выполнено автоматическое отключение питания.