Системы заземления электрических сетей

 

Классификация электрических сетей, рассмотренная выше, применительно к сетям до 1000 В, относятся только к распределительным сетям, питающим здания и сооружения. Для электрических сетей зданий и сооружений в связи с введением комплекса государственных стандартов Р 50571, который разработан на основе международных стандартов МЭК-364 «Электрические установки зданий».

В основном комплекс стандартов ориентирован на электрические сети напряжением до 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока.

Распределительные сети подразделяются на сети с заземленной нейтралью и сети с изолированной нейтралью.

Стандарт МЭК-364 подразделяет распределительные сети в зависимости от конфигурации токоведущих проводников, включая нулевой рабочий (нейтральный) проводник, и типов систем заземления. При этом используются следующие обозначения.

Первая буква характеризует связь с землей токоведущих проводников:

- I - isolate (изолированный) показывает, что токоведущие проводники изолированы от земли;

- Т - terra (земля) показывает, что токоведущие проводники хотя бы одной точкой связаны с землей (заземленные сети).

Вторая буква характеризует связь с землей открытых проводящих частей (ОПЧ) и сторонних проводящих частей (СПЧ):

- Т - показывает, что ОПЧ и СПЧ связаны с землей (заземлены);

- N - neutral ( нейтральный) показывает, что ОПЧ и СПЧ связаны с заземленной точкой сети посредством нулевого рабочего (N) или нулевого защитного (РЕ) проводников, при этом предполагается, что возможно совмещение в одном проводнике нулевого рабочего и нулевого защитного проводников (PEN).

Под сторонними проводящими частями (СПЧ) будем понимать проводящие части, которые не являются частью ЭУ, но на них может появиться электрический потенциал при определенных условиях.

Открытые проводящие части (ОПЧ) - это НТВЧ ЭУ, доступные прикосновению, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей.

Расшифруем более подробно изложенные выше обозначения систем заземления электрических сетей.

Первая буква (I или T). Первая буква I означает, что все токоведущие части изолированы от земли, или - что одна точка сети связана с землей через сопротивление или - через разрядник или - воздушный промежуток.

Сети с изолированной нейтралью (I) могут быть:

- весьма малыми сетями по протяженности, такими как сети безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН или SELV) с электрическим отделением с помощью разделительных трансформаторов;

- средними по протяженности - такими, которые используются для питания отдельных цехов;

- распределительные сети для питания целых районов города, такие как трехфазные сети напряжением 230 В (система IT). В прошлые годы в Европе обычно использовались сети с изолированной нейтралью IT, но затем почти всюду они были заменены на сети с заземленной нейтралью.

Первая буква Т указывает на прямую связь, по меньшей мере, одной точки сети с землей (terra). Например, питаемая от вторичной обмотки трансформатора, соединенной в звезду, трехфазная распределительная сеть с нулевым проводником напряжением 127/220 В или 220/380 В с нейтралью, соединенной с землей через заземляющее устройство.

Вторая буква (Т или N). Вторая буква означает тип соединения между ОПЧ, защитным заземляющим проводником (заземление оборудования) электроустановки и землей.

Вторая буква Т означает прямое соединение между ОПЧ и СПЧ и землей (terra), независимое от системного заземления, которое может содержать или не содержать токоведущие части системы.

Вторая буква N означает прямое соединение ОПЧ и СПЧ с заземленной точкой (точками) сети посредством PEN- или РЕ-проводника.

Сетевое заземление, когда какая-либо точка электрической сети связана с землей, и меры защиты от поражения электрическим током (защитное заземление) необходимо рассматривать независимо друг от друга. Однако в табл. 6 они показаны совместно для лучшего понимания.

Токоведущие части сети соединяются с землей для ограничения напряжения, которое может появиться на них в результате прямого удара молнии (п.у.м.) или вторичных проявлений молнии (индуцированные волны перенапряжений), или в результате непреднамеренного контакта с линиями более высокого напряжения, или в результате пробоя изоляции токоведущих частей распределительной сети.

Обозначения TN, ТТ и IT относятся только к конфигурации распределительных сетей. Эти обозначения имеют ограниченное отношение к различным методам, которые могут быть использованы для обеспечения защиты от поражения электрическим током, включая заземление ОПЧ.

 

Таблица 6

Системы заземления электрических сетей и связь сетевого (рабочего)

и защитного заземлений

Обозначение системы заземления	Сетевое заземление	Защитное заземление открытых проводящих частей (корпусов ЭУ)
IT	Непосредственное соединение с землей отсутствует. Допускается соединение с землей через сопротивление, воздушный промежуток, разрядник и т.д.	Непосредственное соединение с землей, независимое от сетевого заземления
TT	Соединение с землей в одной или нескольких точках распределительной сети за пределами сети потребителя	Непосредственное соединение с землей, независимое от сетевого заземления
TN	Соединение с землей в одной или нескольких точках распределительной сети и в одной или более точках в сети потребителя	Соединение с «сетевой землей» с помощью РЕ- или PEN-проводника
TI	Соединение с землей в одной или нескольких точках распределительной сети	Отсутствуют соединения с землей и с сетевым заземлением

 

Хотя каждая система обеспечивается посредством соединения ОПЧ с землей, эффективный метод, используемый в установке для защиты от поражения электрическим током, может включать другие меры защиты, например, двойную изоляцию.

Конфигурация распределительной сети и меры, используемые для защиты от поражения электрическим током, являются, каждое, предметом самостоятельного рассмотрения.

На рис. 21 - 24 представлены схемы трехфазных сетей различных систем заземления.

Принятые на рисунках обозначения:

- Т (terra - земля) - непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле;

- I (isolate - изолированный) - все токоведущие части изолированы от земли, или одна точка заземлена через сопротивление.

Вторая буква - характер заземления открытых проводящих частей (ОПЧ) электроустановки:

- T - непосредственная связь ОПЧ с землей, независимо от характера связи источника питания с землей;

- N (neutral - нейтральный) - непосредственная связь ОПЧ с точкой заземления источника питания (в системах переменного тока обычно заземляется нейтралью).

Последующие буквы (если таковые имеются) - устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводника:

- S (selective - разделенный) - функция нулевого защитного и нулевого рабочего проводника обеспечивается раздельными проводниками;

- С (complete - общий) - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (PEN-проводник).

Система TN

 

Питающие сети системы TN имеют непосредственно присоединенную к земле точку. Открытые проводящие части электроустановки присоединяются к этой точке посредством нулевых защитных проводников.

Система TN-C-S - функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети (рис. 21). В зависимости от устройства нулевого рабочего и нулевого защитного проводников различают следующие типы систем заземления электрических сетей.

Система TN-C - функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей длине (рис. 21, б).

Система TN-S - нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей длине сети (рис. 22).

Рис. 21. Виды заземлений электрических сетей: а) электрическая сеть с системой заземления ТN-С-S (в начале сети нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены); б) электрическая сеть с системой заземления ТN-С (нулевой защитный и нулевой

рабочий проводники объединены по всей длине сети); 1 - рабочее заземление источника питания; 2 - открытые проводящие части (корпуса ЭУ); А1, А2 - электроустановки

Система ТТ

 

Электрическая сеть системы ТТ имеет точку, непосредственно связанную с землей, а открытые проводящие части (корпуса ЭУ) заземлены посредством R₃, электрически не связанному с рабочим заземлением нейтрали R ₀ (рис. 23).

 

Рис. 22. Электрическая сеть с системой заземления ТN-S (нулевой рабочий и нулевой

защитный проводники работают раздельно): 1 - рабочее заземление источника питания;

2 - открытые проводящие части (корпуса ЭУ); А1, А2, А3 - электроустановки

 

Рис. 23. Электрическая сеть с системой заземления ТТ:

1 - рабочее заземление источника питания; 2 - открытые проводящие части (корпуса ЭУ);

3 - заземление корпуса ЭУ (защитное заземление); А - электроустановка

Система заземления IT

 

Электрическая сеть системы IT не имеет непосредственной связи токоведущих частей с землей, а открытые проводящие части ЭУ заземлены.

Первая буква I означает, что токоведущие проводники (части) сети изолированы от земли - отделены воздушным промежутком (рис. 24) или устройством с большим сопротивлением, на несколько порядков большим, чем R ₀.

Для конкретизации опасности поражения электрическим током при эксплуатации сетей рассмотрим возможные способы (схемы) включения человека в цепь тока, а также проведем краткий качественный сравнительный анализ опасности поражения электрическим током человека.

Рис. 24. Электрическая сеть с системой заземления IТ:

1 - открытые проводящие части (корпуса ЭУ); 2 - заземление корпуса ЭУ

(защитное заземление); А1 - электроустановка