Дать определение системы tn c s. Системы заземления типа TN-S, TN-C, TN-C-S
В российских электрических сетях наряду с самой распространенной системой заземления TN-C, к которой привыкло и пользуется подавляющее большинство потребителей, имеет место применение системы TN-S. Европа приняла на вооружение данный вид электроснабжения еще до Второй мировой войны. Система заземления TN-S по таким характеристикам, как безопасность и надежность, значительно превосходит , но при всех своих преимуществах в силу объективных причин, не прижилась ни в СССР, ни в Российской Федерации. Основная причина – большая себестоимость обустройства. Несмотря на это, в новых жилых микрорайонах и на современных предприятиях энергетики уже внедряют электроснабжение в соответствии с европейскими стандартами. Переоборудование всего жилого, служебного и производственного фонда потребует огромных затрат, так как модернизации должна быть подвергнута вся энергетическая структура, начиная от источников питания вплоть до квартирных розеток. Далее мы предоставим подробное описание системы заземления TN-S, ее плюсы и минусы, а также схему подключения.
Принцип передачи электроэнергии
Главной особенностью системы является то, что доставка электричества к потребителям производится:
- в трехфазных сетях по 5 проводникам;
- в однофазных сетях по 3 проводникам.
Для того чтобы составить подробное описание данного принципа передачи электроэнергии, необходимо обратиться к схеме подключения.
Схема подключения системы TN-S:
Пояснение к схеме: А, В, С – фазы электрической сети, PN – рабочий нулевой проводник, PE – защитный нулевой проводник
Отличительной особенностью линий электроснабжения с заземлением по принципу TN-S является то, что от источника питания исходит пять проводников, три из них выполняют функции силовых фаз, а также два нейтральных, подключенных к нулевой точке:
- PN — чисто нулевой проводник, задействован в работе схемы электрооборудования.
- PE – глухо заземлен, выполняет защитные функции.
Воздушные линии электропередач должны быть укомплектованы пятью проводами, питающий кабель укомплектован таким же количеством жил. Эти технические требования обуславливают значительное удорожание себестоимости системы.
На рабочие клеммы трехфазной нагрузки согласно схеме подключения подводятся три фазы и нулевой провод. Пятый проводник выполняет функции перемычки между корпусом электроприбора и землей. Однофазные потребители в обязательном порядке обвязываются тремя проводниками, один из которых фазный, второй – нулевой, третий — заземление. Бытовые электроприборы обеспечиваются таким подключением за счет розеток с тремя гнездами и трехштекерных электрических вилок и заземляющих ножей. В разговорном обиходе данные изделия наделены приставкой «евро».
Бесспорные преимущества TN-S
Повышенные материальные издержки и финансовые издержки монтажа и содержания подобных линий электропередач вполне оправдываются бесспорными преимуществами присущими этой системе заземления.
Во-первых, обеспечивает повышенную степень электропожаробезопасности. Данный вариант позволяет задействовать в оптимальном режиме устройства защитного отключения (). Вариант TN-C позволяет использовать УЗО, как средство защиты от , однако срабатывать оно будет только при прикосновении к электроприбору с пониженным сопротивлением изоляции, что сопряжено с кратковременным протеканием электрического тока через организм человека. УЗО, подключенное в электрическую сеть со схемой заземления TN-S, отключает подачу электроэнергии к неисправному потребителю сразу же при появлении токов утечек.
Во-вторых, отпадают проблемы в создании и контроле технического состояния заземляющего контура объекта. Следует знать, что контур заземления требует постоянного контроля. Под воздействием времени и природных факторов устройство может выйти из строя, что повлечет за собой нарушение работы электрических систем, а самое главное, послужит угрозой жизни и здоровья людей.
В-третьих, нет необходимости в использовании перемычек, соединяющих металлические корпуса электроприборов с заземляющим контуром, которые могут создавать ряд неудобств и нарушать эстетическую привлекательность интерьера помещения.
В-четвертых, исключает наводки помех высокой частоты, оказывающих пагубное воздействие на работу электроники. Электроснабжение объектов, насыщенных чувствительной электронной аппаратурой, должно быть оборудовано раздельными нулевыми проводниками PE и PN.
Как сделать контур в своем доме
Рассмотрев все плюсы и минусы данной системы, редкий домовладелец не согласится от переоборудования электрической сети своего жилища и приведения ее в соответствии с TN-S. Ждать федеральной программы по всеобщему переоборудованию электрических сетей придется, скорее всего, долго. Для ускорения процесса существует , сочетающая в себе элементы TN-S и TN-C и отвечающая всем требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Перейти на нее вполне реально как для условий коттеджа, так и для дачи. Для этого необходимо во вводном распределительном устройстве (ВРУ) произвести переключение, которое обеспечит разделение приходящего в дом проводник PEN на нулевые рабочий PN и защитный РЕ. Обустроить заземляющий контур и подключить к нему РЕ. В результате такого переоборудования домашняя электрическая сеть будет приведена в соответствие с TN-S.
В пункте №1.7 ПУЭ изложены требования к схемам выполненного заземления, так как есть естественная система заземления и искусственная схема заземляющих устройств, конструкций и оборудования.
Схема заземления считается естественной в том случае, если в земле постоянно находятся металлические части объектов заземления, такие как металлические трубы и сваи, разного диаметра арматура, другие предметы, имеющие способность проводить ток.
Исходя из того, что параметры растекания тока в земле от естественных заземлителей сложно контролировать, применение их в работе электрических установок запрещается. Во всей нормативной документации разрешается работать электроустановкам, имеющим искусственное заземление.
Созданное устройство заземления оборудования или зданий имеет основной параметр - это значение сопротивления, которое подлежит нормированию. В этом случае есть контроль над растеканием тока, поступающего по заземляющему устройству в землю.
Показатели сопротивления заземлителя зависят от таких факторов, как:
- вид грунта и его состояние;
- конструкция заземляющего устройства;
- материал, применяемый для выполнения конструкции заземлителя;
- площадь контакта устройства заземления с грунтом.
Виды искусственных заземлителей:
Классификация систем заземления проводится Международной электротехнической компанией (МЭК), а документом по реализации схем заземлителей в РФ является ПУЭ, пункт №1.7. Он регламентирует и классифицирует системы заземляющих устройств. Все системы имеют сокращенное обозначение, по начальным буквам французских слов: Земля - «TERRE» (Т), Изолировать - «ISOLE» (I), Нейтраль - «NEUTER» (N) и слов английского происхождения: Комбинированный - «COMBINED» (С), Раздельный - «SEPARATED» (S).
Назначение принятой аббревиатуры МЭК следующее:
- Т обозначает заземление;
- N показывает подключение устройства к нейтрали;
- I указывает на применение изолированных проводов;
- C говорит о том, что в заземляющем устройстве объединяются функции защитного и функционального «нулевого» провода;
- S указывает на то, что в заземляющей схеме применяется раздельное применение функционального «нулевого» провода и провода защитного заземления.
Заземляющие схемы, виды:
Во всех системах искусственного заземления первая буква показывает на то, как сделано заземляющее устройство на источнике энергии (трансформатор, генератор), а вторая - на способ заземления потребляющих электрическую энергию объектов. Специалисты выделяют три системы заземляющих устройств: ТТ, IT, TN. Кроме этого в заземляющей системе ТN есть три подсистемы, они обозначаются как TN-S, TN-C, TN-C-S.
Заземляющее устройство TN
Система заземления TN подразумевает совместную работу «нулевого» провода функционального назначения, а также защитного провода с «общей» глухо заземленной «нейтралью» от генератора или от понижающей трансформаторной подстанции. В этой схеме предусматривается подключение к «нулю», который соединен с «нейтралью», всех имеющих экран кабелей, а также токопроводящего корпуса оборудования. Нулевые провода в этой системе имеют обозначение по ГОСТу Р50571.2 – 94:
- N обозначает функциональное назначение, «ноль»;
- PE указывает на защитное назначение «нуля»;
- PEN показывает совмещенное назначение функциональных и защитных проводов «нуля».
Системы TN строятся с применением глухо заземленной «нейтрали» и подключением «нулевых» проводов (N) на заземляющий контур. Он делается рядом с понижающей трансформаторной подстанцией. В этой заземляющей схеме не применяется дугогасящий реактор. В ней есть подвиды, которые разделяются по способу включения «нулевого» провода N и PE.
Система TN-C заземляющего устройства
Описание схемы TN-C заземляющего устройства необходимо начинать расшифровкой буквенных значений, которые говорят о совмещении функциональных «нулевых» проводов с защитными проводами. Четырехпроводная схема подключения оборудования, системы заземления электроустановок являются примером реализации этого заземляющего устройства, когда три фазы и «ноль» приходят на объект подключения. Заземляющей шиной является приходящий «ноль», на него надо подключить через защитные провода все электропроводящие элементы корпуса оборудования, устройств и приборов, системы освещения.
Что такое заземляющая система TN-C:
При реализации этой заземляющей оборудование схемы есть существенный недостаток - отсутствие защитной функции, когда в процессе работы установки «нулевой» провод потеряет контакт с оборудованием (отгорит, сломается). В этом случае на токопроводящих частях корпуса появится опасное для здоровья человека напряжение. На практике в квартире при реализации этой заземляющей схемы розетки остаются без земли, все оборудование «зануляется».
В этой заземляющей системе при попадании фазы на корпус оборудования срабатывает защитное отключающее устройство, и возможность попадания человека под напряжение исключается быстрым отключением. Важно! Предохранители и автоматы должны иметь рассчитанные номиналы, чтобы работала схема (C и TN). Необходимо также обратить внимание на тот фактор, что в этой заземляющей системе нельзя применять дополнительный защитный контур во влажных помещениях дома, квартиры (ванная комната, санузел). По этой системе подключены все жилые дома советской постройки, уличное освещение.
Система TN-S
Тип заземления по схеме TN-S считается прогрессивным вариантом заземляющих устройств TN, это безопасный вид заземления в котором функциональный «ноль» отделен от защитного провода. Система применяется с начала 30-х годов ХХ века, дает высокую степень защиты по электрической безопасности для здоровья человека, но как недостаток имеет высокую стоимость реализации схемы заземления. Схемой TN-S заземляющего устройства предусматривается на понижающей трансформаторной подстанции разделять РЕ и N провода и подключать для трехфазного напряжения объекты по пяти проводам, а для однофазных объектов - по трем.
В правилах ПУЭ обращается внимание, что этот вид заземляющего устройства рекомендуется к установке на важных объектах с применением электропитания, а также на объектах энергоснабжения, что дает высокую степень защиты по электрической безопасности. Широко эта система не применяется: большие траты на материалы, ориентированность российских электрических систем на четырехпроводную схему доставки энергии к потребителю.
Типы систем заземления по схеме TN имеют широкое применение, и для того чтобы стала чаще применяться схема TN-S, которая по деньгам будет немного дороже TN-C – это система TN-C-S, которая позволяет с понижающего трансформатора подавать электроэнергию с применением комбинированного «нуля» (PEN) имеющее подключение к нейтрали глухозаземленной. В этой схеме при входе на объект электроснабжения провод разделяется на PE - защитная функция, и N - функциональный (рабочий) «ноль».
Недостатком этой заземляющей схемы является возможность полной утраты защиты на территории трансформатора (источника), и, как следствие, - объект электроснабжения остается без защиты от поражения электрическим током. По этой причине правилами указываются проведение мероприятий на стороне источника электропитания для полной защиты провода (PEN) от механических повреждений.
Заземляющее устройство (ТТ)
Данная схема заземляющего устройства применяется для потребителей электроэнергии через воздушную линию. Когда нет возможности обеспечить надежность комбинированного «нуля», применяется схема TT, когда нейтраль источника «глухо» заземлена, передача энергии проводится в четыре провода с функциональным «нулем» и тремя фазами. На объекте электропотребления по этой системе предусматривается местное устройство заземления по действующим правилам, а все токоведущие элементы и корпуса оборудования через проводники подключаются к местной схеме заземления.
Широкое применение этого способа реализации заземляющего устройства получило коттеджное строительство, в загородных домах его применяют для обеспечения электробезопасности. В городах этой схемой пользуются для снабжения временных точек электроэнергией (открытая концертная площадка, торговые лотки). Обязательно при использовании этого заземляющего устройства применение оборудования защитного отключения, наличие громоотвода и грозовой защиты.
Заземляющая схема (IT)
В организации заземляющего устройства по схеме IT важным элементом является изолированная нейтраль на стороне источника энергоснабжения (I), а на стороне объекта, получающего энергию, должен быть заземляющий контур (Т).
По этой схеме объект потребления получает электроэнергию по минимально необходимым для передачи проводам, а все оборудование на стороне потребителя должно иметь заземление через провода на местное заземляющее устройство.
Вывод
Необходимо понимать, что все заземляющие системы имеют одно назначение - обеспечить защиту здоровья человека по электрической безопасности, из чего следует надежная работа всего оборудования. В задачу проектировщиков при выборе схем заземляющих устройств входит нахождение компромиссного варианта, при котором возможность появления на токоведущих частях оборудования напряжения становится минимально возможным.
Выбранная система должна защитить человека от напряжения быстрым отключением фазного провода от сети или возможностью снятия напряжения с корпуса оборудования.
Существует несколько вариантов работы электрических сетей в зависимости от их системы заземления. Кратко охарактеризуем имеющиеся системы заземления электрических сетей класса напряжения до и выше 1000 В.
Сети класса напряжения до 1000 В
Система TN-C
В электрической сети данной конфигурации нейтральный вывод питающего силового трансформатора глухо заземлен , то есть электрически соединен с заземляющим контуром на трансформаторной подстанции. На всем протяжении от подстанции к потребителю нулевой и защитный проводник объединены в один общий – так называемый .
Данная сеть предусматривает «зануление» электроприборов
- присоединение нулевого и защитного проводника к совмещенному проводнику PEN. Данная сеть является устаревшей и реализуется только в промышленности и в уличном освещении.
Зануление электроприборов в быту запрещено из-за опасности появления опасного потенциала на зануленных корпусах, поэтому такая сеть в старых постройках эксплуатируется исключительно в качестве двухпроводной – используется только нулевой и фазный проводники.
Данная сеть отличается от предыдущей тем, что совмещенный проводник PEN разделяется в определенной точке, как правило, после входа в здание - на нулевой проводник N и защитный заземляющий проводник PE.
Сеть конфигурации TN-C-S наиболее распространенная в наше время. Данная сеть является одной из рекомендуемых систем и может быть реализована на новых объектах.
Система заземления TN-С:
1 - заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания, 2 - открытые проводящие части, N - нулевой рабочий проводник - нулевой рабочий (нейтральный) проводник, PE - защитный проводник - защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов), PEN - совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники - совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.
Конфигурация данной электрической сети отличается от предыдущих тем, что предусматривает разделение совмещенного проводника еще на питающей подстанции, на всем протяжении линии нулевой и заземляющий проводники разделены.
Данная система применяется при строительстве новых объектов и является наиболее предпочтительной из всех имеющихся. Но в связи с более высокой стоимостью реализации (необходимостью прокладки отдельного защитного проводника), часто все же отдается предпочтение сети конфигурации TN-C-S.
Система заземления TN-S:
Система TT
В данном случае также имеет глухое заземление, но электропроводка конечного потребителя заземляется от индивидуального заземляющего контура, не имеющего электрической связи с заземленной нейтралью трансформатора.
В основном это сети TN-C, в которых не предусмотрено заземление в принципе, а также сети TN-C-S, которые не удовлетворяют требованиям ПУЭ относительно механической прочности совмещенного проводника, а также наличия его повторных заземлений.
Система заземления TT:
1 - заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания, 2 - открытые проводящие части, 3 - заземлитель открытых проводящих частей, N - нулевой рабочий проводник - нулевой рабочий (нейтральный) проводник, PE - защитный проводник - защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов).
Нейтрали силовых трансформаторов в сети данной конфигурации не заземлены, то есть, изолированы от заземляющего контура подстации. Защитный заземляющий проводник может подключаться к заземляющему контуру на подстанции либо непосредственно у потребителя к имеющемуся заземляющему контуру.
Система заземления IT:
1 - сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется), 2 - заземлитель, 3 - открытые проводящие части, 4 - заземляющее устройство, PE - защитный проводник - защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов).
Данная система заземления применяется для электроснабжения объектов, к которым предъявляются особые требования относительно безопасности и надежности. Это помещения электроустановок электростанций, подстанций, опасных производств, в частности горнодобывающей промышленности, взрывоопасные помещения и др.
Электроустановки и сети класса напряжения 6, 10 и 35 кВ работают в большинстве случаев . В связи с отсутствие заземления нейтрали замыкание одной из фаз на землю не является коротким замыканием и не отключается защитой.
В случае наличия замыкания в сети данной конфигурации допускается ее непродолжительная работа, как правило, на время отыскания поврежденного участка и отделения его от сети. То есть при наличии замыкания в сети изолированной нейтралью потребители не теряют питание, а продолжают работать в прежнем режиме, за исключением поврежденного участка, в котором наблюдается неполнофазный режим – обрыв одной из фаз.
Опасность данной сети заключается в том, что в случае однофазного замыкания происходит растекание токов на землю от точки падения провода на 8 м на открытом пространстве и 4 м в помещениях. Человек, попавший в зону действия растекания данных токов, будет смертельно поражен электрическим током.
Нейтраль сетей 6 и 10 кВ может быть заземлена через и дугогасящие катушки, которые позволяют компенсировать токи замыкания на землю. Данная система заземления сетей применяется в случае наличия больших токов замыкания на землю, которые могут быть опасны для электрооборудования данных сетей. Такая система заземления электрических сетей называется резонансной либо компенсированной .
Электрические сети класса напряжения 110 и 150кВ имеют эффективную систему заземления. При данной системе заземления большинство силовых трансформаторов электрической сети имеет глухое заземление нейтрали
, а некоторые трансформаторы имеют нейтраль, разземленную через разрядники или ограничители перенапряжения
. Выборочное разземление нейтралей позволяет снизить .
В результате расчетов, выбирается, на каких подстанциях следует разземлить нейтрали трансформаторов, чтобы обеспечить максимально эффективную работу электрической сети. Разземление нейтралей через разрядники или ОПН выполняется для того, чтобы защитить обмотку силовых трансформаторов от .
Сети класса напряжения 220- 750 кВ работают в режиме глухозаземленной нейтрали, то есть в таких сетях все выводы нейтральных обмоток силовых трансформаторов и автотрансформаторов имеют электрическое соединение с .
Заземление является основный мерой такой защиты. Именно по этому, нужно четко понимать и представлять, чем различаются системы заземления TN, TNC, TNS, TNCS, TT, IT придуманные, человечеством, в разных точках мира в зависимости от развития своих электросетей.
Что такое заземление
Фактически, заземление это намеренное (!) соединение частей электроустановки, которые могут проводить ток, с естественным или искусственным заземлителем.
В свою очередь, заземлитель это проводник, имеющий необходимый, поверхностный или глубинный, контакт с землей.
Формально, любой железный прут, вбитый в землю является заземлителем. Фактически, чтобы стать заземлителем, вбитый прут должен иметь нормативное электрическое сопротивление. По норме разд. 1.7.101 это не более 2,4,8 Ом при 660, 380 и 220В (три фазы) и 380, 220 и 127В (одна фаза).
Также по нормативам, в качестве заземлителя могут выступать железные части строения и сооружений электрически связанные с землей. Но опятьтаки, при выполнении определенных условий. А именно: сопротивление должно быть в нормативе, напряжение прикосновение должно быть в нормативе и естественный заземлитель должен быть достаточно надежен, чтобы не разорваться в аварийной ситуации, например, при коротком замыкании.
Что такое нейтраль
В электротехнике нейтралью называют контакт, к которому подсоединены обмотки вырабатывающих генераторов или понижающих (повышающих) трансформаторов, используемых для питания сети.
- Нейтраль обмоток трансформатора соединенную, с заземляющим устройством установки, называется глухозаземленной.
- Нейтраль не соединенную, с заземлением, называют изолированной.
- Есть нейтрали соединенные с землёй через сопротивления.
Что обозначают на схемах L1, L2, L3 и N
- Буквой N на схемах и в документации обозначают провод (проводник) электропитания соединенный с глухозаземленной нейтралью.
- Буквами L1, L2, L3 или A, B, C обозначают фазные проводники используемые для электропитания.
Что такое PE и PEN проводники
- PE - обозначение нейтрального (не фазного) проводника, используемого для электробезопасности сетей.
- PEN - это обозначение проводника, который одновременно является и рабочим нулём (N) и защитным проводником (PE).
Буквы используемые в аббревиатурах.
- Буква «T», обозначает землю (terre);
- «N» это нейтраль (neuter);
- Буква «I» это изолированно (isole).
системы заземления: TN система
Система, при которой, нейтральный провод трансформатора глухо заземлен. Защита обеспечивается соединением неизолированных частей электрической установки, способных проводить ток, с глухо заземленной нейтралью трансформатора. Проводник в таком соединении называют, нулевой защитный проводник (PE).
TNC
Почти система TN. Однако, нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) проводники объединены в одном проводнике (PEN) на всей линии от трансформатора до электроустановки.
TNS
Почти система TN. Однако, в отличие от TNC, проводники N и PE не объединены, а разделены на всей линии от трансформатора до электроустановки.
TNCS
TNCS подразумевает, что проводники PE и N объединены только, на участке линии.
системы заземления tn-c-s TT (ти-ти)
TT подразумевает, что нейтраль трансформатора глухо заземлена, но открытые токопроводящие части установки заземлены через заземляющее устройства. Эти устройства элекетрически не связаны с нейтралью трансформатора.
