Электрик проверит типы заземления при первом визите для установки нового потребительского блока в жилом доме в Великобритании, а инженер на объекте проверит схемы при определении способа распределения электроэнергии на новом заводе в Германии. Тип системы заземления, установленной между трансформатором коммунального предприятия и нагрузкой, а также схема подключения как нейтрального, так и защитного заземляющих проводников будут определять, как установка будет защищена от перегрузки/земельного замыкания (им потребуется установить необходимую защиту), максимально допустимое сопротивление петли замыкания на землю и, в конечном итоге, скорость, с которой замыкание/земельное замыкание может быть устранено и как быстро металлический корпус станет под напряжением (т.е. металлический корпус на потенциале земли (/e) может нести это напряжение до устранения замыкания)). TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT — все это распространённые обозначения, используемые в установках и кодах для целей регистрации. Понимание определений, связанных с этими аббревиатурами, является фундаментальным для обеспечения электрической безопасности во всех системах низковольтного (LV) электроснабжения.
Почему система заземления важна для каждой установки
Система заземления обеспечивает проводящий путь для тока замыкания, чтобы он мог пройти от короткого замыкания обратно к источнику электроэнергии. Этот путь должен иметь относительно низкое сопротивление, чтобы защитное устройство (автоматический выключатель или предохранитель) могло быстро сработать (требуемое время отключения) при возникновении аварийной ситуации. Если система заземления выбрана или применена неправильно, автоматический выключатель может не сработать, и человек, касающийся неисправного прибора, может стать проводником тока замыкания на землю. Международная электротехническая комиссия (IEC) классифицирует системы заземления низкого напряжения в IEC 60364‑1, и та же классификация с незначительными вариациями принята в национальных кодах, включая BS 7671 в Великобритании, AS/NZS 3000 в Австралии и NEC в Соединённых Штатах. Крупные производители электрооборудования, такие как Schneider Electric и ABB предоставляют подробные руководства по применению для согласования защитных устройств с системами заземления.
Пять стандартных типов систем заземления
Система IEC использует двухбуквенный код. Первая буква — T или I — указывает, как источник питания подключён к земле. Вторая буква — N или T — указывает, как заземлены оголённые проводящие части установки. Дополнительные буквы описывают схему подключения нейтрального и защитного проводников. В таблице ниже приведены пять стандартных типов.
| Система | Первая буква (Заземление источника) | Вторая буква (Заземление установки) | Схема подключения нейтрали и PE |
|---|---|---|---|
| IEC 60364‑1 | T — источник заземлён | N — оголённые части подключены к заземлённому проводнику источника | Комбинированный проводник PEN (защитное заземление и нейтраль) |
| TN-C | T — источник заземлён | N — оголённые части подключены к заземлённому проводнику источника | Отдельные проводники N и PE от источника до нагрузки |
| TN-C | T — источник заземлён | N — оголённые части подключены к заземлённому проводнику источника | Комбинированный PEN на входе, разделённый на N и PE на вводе установки |
| TN-S | T — источник заземлён | T — оголённые части заземлены локально через независимый электрод | Отдельный N от источника; PE от локального заземляющего электрода |
| TN-S | I — источник изолирован от земли или подключен через высокое сопротивление | T — оголённые части заземлены локально | Нет прямого соединения от источника к земле; локальный PE |
TN-C: комбинированный проводник PEN
Функции нейтрали и заземления объединены в один проводник (PEN) на всей длине от трансформатора до нагрузки в системе TN–C. Это позволяет экономить медь, используя один проводник вместо двух; однако это создаёт специфическую опасность, так как при разрыве или повреждении проводника PEN на всех оголённых металлических поверхностях ниже по цепи будет присутствовать полное линейное напряжение. Из-за этого TN–C обычно не разрешается использовать для внутренней проводки зданий за пределами точки ввода питания и также не разрешается применять для цепей с устройствами защитного отключения (УЗО) на стороне нагрузки. В настоящее время большинство применений систем TN–C ограничено распределительными сетями коммунальных предприятий и даже там только в некоторых странах.
TN-S: отдельные нейтраль и земля по всей длине
В системе TN-S имеются два проводника (нейтраль и PE), проходящие через установку от трансформатора питания. Соединения PE с землёй независимы и не зависят от целостности нейтрали (например, при обрыве нейтрали). TN-S часто называют самой безопасной конфигурацией TN для конечного пользователя и предпочитаемым способом организации или установки новых электрических сетей, когда коммунальное предприятие предоставляет отдельный проводник заземления. Фактически, многие старые городские районы с подземным электроснабжением имеют конфигурацию TN-S.
TN-C-S: защитное многократное заземление (PME)
TN-C Защитное многократное заземление (PME) широко используется в жилых домах Великобритании. Проводник PEN служит путём для питания и объединяет нейтраль и заземление от трансформатора до вводного щита, после чего кабель разделяется на отдельные провода заземления и нейтрали в вводном щите, а земля подключается к локальному заземляющему электроду в качестве резервного варианта. Термин “многократное” означает, что проводник PEN подключён к земле в нескольких точках. При условии исправного состояния проводника PEN это обеспечивает низкоомный путь тока замыкания на землю через систему, что позволяет быстрому срабатыванию защитных устройств. Однако существует риск повреждения проводника PEN, как и в системе TN-C, что может привести к появлению напряжения на оголённых частях системы (возможно высокого напряжения) при разрыве PEN до разделения на отдельные провода. Одним из методов снижения этого риска является объединение всех других проводящих частей здания (водопроводных/газовых труб, арматуры и т. д.) и использование локального заземляющего электрода у вводного щита. Наше руководство по какому размеру автоматического выключателя вам нужно объясняет, как импеданс петли замыкания влияет на выбор автоматического выключателя, что напрямую зависит от системы заземления.
TT: локальный заземляющий электрод, отсутствие заземления от коммунального предприятия
Трансформатор питания в системе TT заземлён, но заземляющий соединитель для установки отсутствует. Обычно в здании имеется собственный локальный заземляющий электрод — что обычно означает один или несколько стержней, вбитых в грунт — и любые оголённые металлические части внутри здания подключены к локальному заземляющему электроду. Поскольку путь тока замыкания на сторону питания проходит через общую массу земли, путь замыкания имеет относительно более высокое сопротивление, чем пластиковый проводник. Кроме того, из-за высокого сопротивления петли замыкания на землю стандартное защитное устройство может не сработать достаточно быстро при замыкании на землю. Поэтому системы TT требуют использования устройств обнаружения остаточного тока (RCD) для защиты от замыканий на землю. Системы TT обычно используются на сельских воздушных линиях электропередачи по всей Европе и Австралии, где для каждого жилого дома предусмотрены индивидуальные заземляющие стержни/штыри.
IT: Изолированный или с импедансным заземлением источник
Система IT отделяет питание от земли таким образом, что либо изолирует питание от земли, либо соединяет его через высокоомное сопротивление. Первое замыкание на землю в системе IT не вызывает значительного тока замыкания, что устраняет необходимость немедленного отключения питания. Это особенно важно в медицинских операционных, шахтах и тяжёлой промышленности; внезапное отключение питания из-за разрыва системы IT может привести к катастрофическим последствиям. Устройство контроля изоляции (IMD) постоянно контролирует сопротивление заземлению в системе IT и подаёт видимый и звуковой сигнал тревоги для выявления и локализации первого замыкания до возникновения второго замыкания на другой фазе и образования короткого замыкания. Системы IT не используются в жилых или общих коммерческих установках, так как предназначены только для применения в высоконадежных системах.
TN-C-S против PME: одна и та же система, разная терминология
TN-C-S и PME можно рассматривать как два разных термина, которые используются для описания одного и того же типа электрической распределительной системы, по крайней мере в контексте использования этих терминов в Великобритании. Оба они относятся к системе с комбинированным проводником PEN, который идёт от трансформатора, разделяется на сервисной головке и имеет несколько заземляющих соединений вдоль распределительной системы. Термин, описывающий эту систему согласно Международной электротехнической комиссии, — TN-C-S. Термин PME в Великобритании обозначает наличие нескольких точек заземления; следовательно, несмотря на отсутствие электрических различий между этими двумя терминами, они просто отражают разницу в терминологии для описания одной и той же системы. С точки зрения инспектора или электрика применимым стандартом является BS 7671 (Правила электромонтажа IEE), который использует термин TN-C-S и устанавливает конкретные требования к заземлению и уравниванию потенциалов для установок с использованием этой системы.
TN-S против TT: когда земля поступает от сети или от стержня
Основное практическое различие между системами TN-S и TT заключается в том, куда направляется ток замыкания на землю. Система TN-S обеспечивает конкретный путь возврата через металлический проводник обратно к трансформатору, что гарантирует очень низкое сопротивление петли для быстрого магнитного срабатывания автоматического выключателя, тогда как система TT полагается на возврат тока замыкания на землю через землю и обратно к трансформатору с использованием его заземляющего электрода, поэтому сопротивление петли всегда будет выше из-за сопротивления пути через землю, что означает необходимость использования УЗО для обеспечения альтернативного способа отключения при использовании TT. При установке нового жилого объекта энергоснабжающая компания указывает, использовать TN-S или TT, а не домовладелец; следовательно, ответственность за определение типа существующей системы и выбор соответствующих защитных устройств лежит на установщике.
Выбор правильного автоматического выключателя для каждой системы заземления
Система заземления является важным фактором при определении типа и номинала защитного устройства. В сетях TN с низким сопротивлением петли замыкания на землю миниатюрный автоматический выключатель (MCB) может обеспечить автоматическое отключение при перегрузке и коротком замыкании на землю. Однако в сетях TT, из-за более высокого сопротивления петли замыкания на землю, стандартный автоматический выключатель может не соответствовать требуемым временам отключения. Поэтому при необходимости защиты от утечки тока на землю также требуется УЗО (устройство защитного отключения). Компания HUYU может поставить полный ассортимент защитных устройств для всех 5 типов систем заземления, включая автоматические выключатели переменного тока (AC MCB) для установок типа TN, УЗО и дифференциальные автоматы (RCBO) при необходимости защиты от утечки тока на землю, а также автоматические выключатели постоянного тока (DC MCB) для все увеличивающегося числа автономных и аккумуляторных установок. Автоматический выключатель и система заземления представляют собой два компонента единого уравнения безопасности; если указать один без другого, установка останется без защиты.
Часто задаваемые вопросы
Какие существуют 5 типов систем заземления?
Согласно IEC 60364 существует пять типов систем заземления, используемых для защиты низковольтных сетей: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT и IT. Они различаются по способу заземления источника, заземления оголённых частей и по тому, заземлен ли нейтральный проводник вместе с защитными проводниками или отдельно.
В чем разница между TN-C и TN-C-S?
Система TN-C объединяет нейтральный и защитный заземляющий проводники от источника питания до нагрузки. В отличие от неё, в системе TN-C-S проводники PEN (Protective Earth Neutral) объединены только в распределительной части и разделены на отдельные нейтральный и заземляющий проводники в точке подачи. Строительные нормы сделали использование TN-C устаревшим для зданий; поэтому почти все дома в Великобритании теперь используют TN-C-S (PME) в качестве основной системы электроснабжения.
В чем разница между PME и TN-C-S?
Электрические характеристики в этих примерах схожи, поскольку в Великобритании систему заземления называют “PME”, а в IEC — “TN-C-S”. Оба термина имеют одинаковое значение, так как описывают систему заземления, использующую комбинированный проводник PEN от трансформатора на вводе и обеспечивающую несколько локальных точек подключения электроэнергии/заземления вдоль распределительной сети.
Что такое системы TN-S и TT?
TN-C TT разделяет нейтральные проводники от трансформатора до установки и не имеет заземления от электроснабжающей организации, используя только местные заземляющие электроды на самой установке. TN-S обеспечивает импеданс петли тока замыкания на землю ниже, чем у TT, поэтому для TT требуется использование устройств защитного отключения (УЗО) или других средств защиты от замыканий на землю.
Ссылки
- IEC 60364‑1 — Электроустановки низкого напряжения — Часть 1: Основные принципы, оценка общих характеристик, определения — Международная электротехническая комиссия.
- Schneider Electric — Руководство по применению систем заземления — Практические рекомендации по выбору защитных устройств для систем TT, TN и IT.
- BS 7671 — Требования к электроустановкам (Правила электромонтажа IET) — Institution of Engineering and Technology, национальный стандарт Великобритании.
- Электротехническое строительство и обслуживание (EC&M) — Статьи о заземлении и уравнивании потенциалов в коммерческих и промышленных установках.
Понимание системы заземления — является ли она TN-C, TN-S, TN-C-S, TT или IT — это первый шаг в проектировании безопасной электроустановки. Она определяет путь тока замыкания, время отключения и тип защитного устройства, которое должно быть установлено. Для электрика, инспектора или инженера система заземления — это не деталь, которую проверяют в конце проектирования. Это отправная точка, от которой зависят все остальные решения по защите. HUYU поставляет автоматические выключатели, УЗО и дифференциальные автоматы (RCBO), соответствующие специфическим требованиям каждой системы заземления, обеспечивая правильную спецификацию защитных устройств независимо от способа заземления здания.
