Классификация систем заземления
Вмешательство в любую электрическую сеть требует от мастера не только теоретических знаний и практических навыков, но и достаточной информированности об устройстве питающей цепи в конкретном месте. Значительное внимание при этом уделяется типу системы подключения к заземляющему контуру, поскольку от него зависит, каким образом следует коммутировать разные узлы и защитную автоматику. Сегодня мы поговорим о том, какими бывают системы заземления и в чём между ними различия, а также рассмотрим их преимущества и недостатки с разных сторон.
Общеизвестно, что для работы любого электрического прибора будет достаточно присоединить к нему фазный и нулевой проводники. Однако ограничиваться только ими не всегда безопасно, и поэтому были изобретены различные схемы подключения заземляющего контура, позволяющие снизить опасность поражения током для людей, проживающих в доме. Таким образом третий проводник возьмёт на себя опасный потенциал в случае аварии, но как именно это должно произойти? Рассмотрим возможные варианты.
Способы подключения
Самый банальный тип схемы – вообще без заземления. Этот способ чреват тем, что при повреждении фазной жилы и её попадании на корпус электроприбора последний оказывается под напряжением. Если в квартире не установлена дифференциальная автоматика, утечка тока не будет обнаружена ни сразу после переноса потенциала на другой объект, ни при прикосновении человека.
Такой вариант можно назвать одним из худших из-за наиболее серьёзных последствий, поскольку автоматика размыкания отсутствует, а это означает, что при неблагоприятном стечении обстоятельств жильцы могут длительное время находиться под напряжением. Сегодня мы не будем слишком детально анализировать этот вариант, а сразу перейдём к тем схемам подключения, которые всё же предполагают наличие заземляющего провода.
Всего таких систем три: TN (в виде трёх модификаций TN-C, TN-Sи TN-C-S), TT, а также IT. Далее мы рассмотрим их все по порядку, но вначале следует дать пояснения буквам, входящим в аббревиатуры, чтобы читателям легче было ориентироваться в понятиях. Международная электротехническая комиссия (МЭК) использует в качестве обозначений слова на французском языке и их латинские корни. Расшифровать информацию можно следующим образом.
- Буква «T» восходит к слову «Terrе», означающего «земля», то есть, означает, что определённый участок цепи является заземлённым.
- Буква «N» происходит от слова «Neutre» – то есть, «нейтраль», указывая на наличие нейтрального проводника, присоединённого к цепи некоторым образом, определяющимся третьей буквой.
- Буква «С» взята от слова «Confondu», то есть «совмещённый», что указывает на структуру нейтрального проводника.
- Буква «S» происходит от «Separe», означающего «разделённый» и указывающего на то, что нейтраль разделена на два проводника.
- Буква «I» восходит к «Isole» – то есть «изолированный», что может означать как непосредственную изоляцию нейтрали, так и её связь с землёй через очень большое сопротивление.
- Аббревиатура «PE» взята из английского языка, где она буквально расшифровывается как «ProtectiveEarth», то есть фактически означает провод защитного заземления.
За разными комбинациями из перечисленных выше литер и скрывается всё многообразие схем подключения электрических цепей с заземлением. При этом порядок следования букв имеет значение: на первом месте стоит обозначение способа заземления источника питания, а на втором – заземление в открытых проводящих частях электроустановки. На практике последнему аспекту уделяется не очень много внимания, потому что это не оказывает существенного влияния на принцип компоновки узлов в распределительных щитках квартир, однако на производстве данный момент всё же может иметь значение.
Системы семейства TN наиболее распространены на территории стран бывшего Советского Союза. В общем случае это, исходя из аббревиатуры, сети с глухозаземлённой нейтралью источника, в которых токопроводящие участки коммутированы нулевыми защитными проводниками. Пугающее понятие «глухозаземлённая» означает лишь то, что на ближайшей трансформаторной подстанции нейтральный провод (он же – нулевая жила, в привычной большинству терминологии) присоединяется непосредственно к контуру заземления, то есть имеет наилучшее качество заземления с кратчайшим путём до грунта.
Система заземления TN-C
Система TN-C считается древнейшей из всех. Как можно понять из обозначения, здесь нулевой защитный и нулевой рабочий проводники на всём протяжении магистральной линии соединены, то есть, выполнено глобальное зануление. Обозначается такой общий провод аббревиатурой PEN, прямо указывающей на его комбинированную природу. Сегодня система TN-Cвстречается обычно в том жилом фонде, где многие годы не производилась вообще никакая реконструкция электросетей и до сих пор эксплуатируются кабеляот застройщика. В современных реалиях её принято менять на любую из более прогрессивных схем подключения (обычно на TN-C-S), чтобы повысить общую безопасность жилища.
Моральное устаревание такой системы несомненно, а потому она продолжает существовать только в рамках сетей, не прошедших модернизацию, и проводки в общественных местах. К примеру, по TN-C коммунальщики всё ещё нередко подключают подъездные щитки, освещение придомовой территории и уличные фонарные столбы. В более современных домах с двухпроводными коммуникациями TN-C может образовываться только при умышленном бытовом занулении системы самими жильцами (и то в некорректном виде).
Система зазаемления TN-C-S
Система TN-C-S является прямым потомком TN-C, нацеленным на повышение эксплуатационной безопасности электросети. В данном случае трансформатор на питающей подстанции оснащён глухозаземлённой нейтралью, от которой отходит комбинированный PEN-проводник. Отличие в данном случае состоит в том, что при входе в строение кабель разделяется на два: защитный (PE) и нулевой (N).
Этот подход монтажники часто используют при подключении многоэтажек, осуществляя соединение непосредственно в главном электрическом шкафе здания – ВРУ (вводном распределительном устройстве). Здесь же проводники присоединяются к общей шине или клеммной колодке, обеспечивая резервный путь для тока в аварийной ситуации. Эту же систему допустимо реализовывать в частном секторе, где дома запитываются при помощи воздушной линии и имеют три фазы на входе.
В однофазной сети на 220 В разделение на PEи N обычно не производится, а при необходимости это сделать, место разделения выбирается таким образом, чтобы оно полностью соответствовало требованиям ПУЭ. Пытаться воссоздать TN-C-S в бытовой двухпроводной сети за счёт разделения нулевой жилы в квартирном щитке не только неразумно, но и опасно! Потому при необходимости реорганизации домашней энергосистемы всегда лучше обращаться к профессионалам.
Система заземления TN-S
Систему TN-S называют наиболее прогрессивной среди всех широко применяющихся в настоящее время. Она демонстрирует максимальную степень надёжности, но потому и весьма недешёва в реализации. В данном случае ноль и заземляющий проводник соединяются между собой только лишь на трансформаторной подстанции и больше нигде не контактируют друг с другом на всём своём протяжении. Такой способ применяется в пятипроводных сетях, где, кроме трёх фаз, к потребителям отдельно приходят защитный ноль PE и рабочий ноль N.
Реже TN-S оборудуют при трёхпроводной системе подключения, когда на одну фазу приходится сразу два нуля, PE и N. Кроме того, для повышения надёжности подключения провод защитного заземления часто повторно коммутируют к локальному контуру заземления, который оборудован специально для этого здания. Несмотря на сложности в первичной сборке, такой тип защиты проще всех остальных в обслуживании и всегда гарантирует более высокую надёжность. Именно по этим причинам нынешние магистральные линии, как воздушные, так и подземные, используют именно эту схему.
Cистема заземления TT
Система TT в свою очередь является самой автономной, среди всех здесь рассмотренных. Сети с такой структурой собираются в основном тогда, когда смонтировать другие просто не представляется возможным. В данном случае нейтральный провод, идущий от трансформаторной подстанции, никоим образом не связан с заземлением дома. При этом собственники жилья вынуждены сами оборудовать заземляющий контур и подключать его к своей системе.
Самое важное ограничение, которое накладывается на использование системы TT – это запрет на её эксплуатацию без дифференциальной защиты (УЗО или дифавтомата). Всё дело в том, что сила тока, которая возникает при коротком замыкании токоведущих элементов и заземлённого корпуса приборов, имеет риск оказаться недостаточной для отключения обычного автоматического выключателя. В остальном же, такая схема ничуть не хуже других.
Система система заземления IT
Система IT на практике встречается не очень часто, потому что её всегда стараются свести к другим типам при модификации. Суть подхода в том, что нейтральный проводник, вопреки обыкновению, вообще никак не связан с общей трансформаторной системой. Изолированная нейтраль коммутируется к заземлению через специальный разрядник, который способен изменять своё сопротивление: при высоком вольтаже оно низкое, а при низком напряжении – высокое.
Такое строение позволяет исключить попадание исходного высокого напряжения первичной обмотки трансформатора на вторичную, а потому и дальнейшее повреждение имущества в домах потребителей. По факту в подобных сетях отсутствует и нулевой проводник N, и заземляющий провод PE, и даже обычное однофазное напряжение как таковое не имеет привычной структуры. Таким образом, электроприборы подключаются сразу на линейное напряжение 380 В. Следует отметить, что система IT вообще обычно предназначается для хозяйственных построек, мастерских, производственных цехов, гаражей и пр.
Предполагается, что в таких местах для работы оборудования наиболее востребованы будут две или три фазы, а корпуса агрегатов в последующем заземлят через локальный заземляющий контур здания. Безусловно, это не отрицает возможности установить там и вполне обычные розетки, ведь сделать однофазное питание из многофазного довольно просто.Так же, как и в предыдущем случае, сила тока КЗ довольно мала, а потому дифференциальная защита всегда является обязательным требованием к таким системам.
Напоследок хотели бы обратить внимание читателей на то, что в современной редакции ПУЭ отсутствует понятие нуля в знакомом большинству представлении. Сегодня принято чётко разделять нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники. Первый используется ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО для передачи электроэнергии от источника к потребительской сети, и задействовать его в качестве защитного, как прямо, так и косвенно, запрещается. N-жилу принято маркировать голубым или светло-синим цветом в любых цепях и совершенно вне зависимости от того, какой цвет (или цвета) будет иметь фаза (или фазы).
Это одна из двух цветовых маркировок, которые всегда неукоснительно соблюдаются. Рабочий ноль подключается к изоляторам в системах линий электропередач и наравне с фазой в конечном итоге выводится в розетку или к контактам патрона светильника. Подключения к корпусу он не должен иметь ни при каких обстоятельствах.
Нулевой защитный проводник, наоборот, предназначается именно для связывания корпусов или иных элементов приборов и агрегатов с контуром заземления, где бы последний ни находился. Традиционно в качестве цветовой маркировки для него используется комбинированный жёлто-зелёный окрас. Он может проходить как равномерными полосами, так и в виде продольной зелёной полосы по жёлтой оболочке.
Данная расцветка также является незыблемой для всех электриков. Более того, во избежание путаницы производители стараются в многожильных проводах и кабелях вообще не применять ни жёлтый, ни зелёный проводники – причём часто не только вместе, но даже порознь, в совокупности с жилами других оттенков в пределах одного изделия.