Заземление своими руками! Какую систему заземления выбрать: TT, TN-S, TN-C-S, TN-C?
TT
В популярной за городом системе ТТ нейтральный провод N полностью изолирован от кабеля заземления РЕ, к которому подключают корпуса электрических приборов. Нейтраль нигде не должна пересекаться с заземляющим контуром. Еще одна особенность схемы – заземление местное, на прилегающей территории. Возле здания, во дворе или на приусадебном участке. Отсюда проистекают достоинства и недостатки, влияющие на выбор системы.
К преимуществам относится полный контроль со стороны собственника, арендатора или другого лица, ответственного за недвижимость. Не приходится надеяться на добросовестную работу электриков, правильно заземливших контуры по пути к потребителю. Или неправильно, что становится причиной серьезных проблем.
Кроме нехватки совести у профессионалов, повреждение заземления часто возникает по иным причинам, особенно на больших расстояниях в сельской местности. Контакты отрывает ветер, возникает преждевременная коррозия, трактора случайно задевают столбы. Металлисты ищут металлолом, где только возможно, вандалы развлекаются рубкой проводов внизу на опорах. Больше всего проблем при воздушном расположении оголенной проводки, самом популярном в настоящее время. Подземная надежнее, но ее ремонт иногда превращается в титанические раскопки, и затягивается надолго.
Главный недостаток системы заземления ТТ – владелец недвижимого имущества должен самостоятельно обеспечить соответствие нормативам или пригласить толкового специалиста. На практике это бывает трудно сделать. Нередко монтажом занимаются случайные люди с примитивными подручными инструментами.
Система ТТ используется при подключении к электросети следующих объектов:
- небольших частных домов и дач;
- мобильных сооружений – вагончиков, ларьков, бытовок;
- малых населенных пунктов, удаленных от трансформаторных станций.
Само собой, нет другого выбора, если электропитание идет от местного генератора, будь то дизель, солнечные батареи, ветряк или вращаемое потоком воды колесо.
Как правило, провод РЕ обводят внутри вокруг постройки, попутно к нему подсоединяют отводы к розеткам. Желательно сделать замкнутое кольцо, тогда при разрыве в одном месте все части продолжают функционировать. Затем выводят через электрощит наружу, попутно подсоединив выключатель-автомат. Автоматика должна быть качественной, проверенной на практике. Кабель заземляют с помощью вкопанных круглых штырей с металлическими пластинами на концах. Применяют стержни диаметром не менее 14 мм (один или несколько), в том числе удобные модульные штыри.
Отраслевые авторитеты указывают в нормативах множество обязательных и желаемых параметров заземляющей сети, которые могут со временем изменяться. Это диаметр проводов, материалы для изготовления проводки, размеры подземной части, глубина вкапывания, близость к фундаменту здания и надземным сооружениям. Регулируется нормами сопротивление уходящих под землю проводников, и минимальная сила тока, при которой должен срабатывать автоматический выключатель. Срабатывание происходит при коротком замыкании, когда фаза попадает на корпус прибора. За точной и актуальной информацией следует обратиться к специальной литературе, навести справки онлайн или проконсультироваться у квалифицированного электрика.
Не так давно ТТ-заземление вообще было запрещено в России. Вахтовики и дачники монтировали его незаконно. Строителям крупных коттеджей с удобствами и инженерными коммуникациями было труднее нарушать закон. Теперь претензии государства смягчились, но лучше ознакомиться со всеми юридическими нюансами. По крайней мере, монтируя заземление своими руками Вы будете знать, на что рассчитывать в случае какой-либо проверки. Пока что официально использование ТТ-системы разрешено, если нельзя заземлить по одному из вариантов TN.
Детальное изучение темы «Система заземления TT» представляем в следующей статье: Система заземления TT! В каких случаях использовать систему заземления TT?!
TN-S
Это самая сложная и дорогая заземляющая система. Необходима прокладка 5-жильного (3 фазы) или 3-жильного (1 фаза) провода от трансформаторной подстанции. Сделать такое заземление своими руками нереально, пусть им занимаются профессиональные электрики. В крайнем случае, можно пригласить специалиста, и оказать ему посильную помощь при мо
Как соединить TN-C с TN-C-S?
Сегодня необычная тема и по названию вы, думаю, вряд ли догадываетесь, о чем пойдет речь. Дело в том, что недавно столкнулся с очень интересной ситуацией и хотел бы поделиться своим решением, ну а вы сможете покритиковать и может быть предложить что-то лучшее.
Давайте представим такую ситуацию.
Имеется электрический щит (назовем ЩР), который нужно подключить двумя кабельными линиями, т.е. 2 ввода. Это может быть как щит 2-й категории электроснабжения, так и просто пожелание заказчика для повышения надежности электроснабжения.
Вроде бы ничего необычного. Однако, один кабель пусть приходит с внешних сетей от трансформаторной подстанции, т.е. кабель 4-х жильный (L1, L2, L3, PEN), второй кабель – от ВРУ здания, где выполнено разделение PEN-проводника на PE и N, т.е. кабель 5-ти жильный (L1, L2, L3, N, PE).
И вот здесь возникает самое интересно: как соединить две разные системы заземления в одном щите?
Проблема в том, что у нас уже сделано разделение и объединять N с PE в щите ЩР запрещено, т.е. между шинами N и PE не должно быть перемычки. А вот при питании от ТП, от которой приходит 4-х жильный кабель, между шинами N и PE в щите ЩР нужно установить перемычку.
ПУЭ: 1.7.135. Когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены начиная с какой-либо точки электроустановки, не допускается объединять их за этой точкой по ходу распределения энергии. В месте разделения PEN-проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины для проводников, соединенные между собой. PEN-проводник питающей линии должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного РЕ-проводника.
Какое я нашел решение? Вот собственно схема, которую предлагаю в подобных ситуациях:
Объединение TN-C с TN-C-S
В данной схеме используется четырех-полюсный рубильник-переключатель. Если токи не превышают 63А, то можно применить и обычный модульный переключатель. В предложенной схеме 4-й полюс переключателя коммутирует перемычку между шинами N и PE.
В схемах с переключением с одного ввода на другой крайне редко используют четырех-полюсные переключатели. Однако, согласно ГОСТ Р 50571-4-44-2011 (Электроустановки низковольтные. Часть 4-44. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений напряжения и электромагнитных помех):
В системах TN переключение питания с одного источника на другой источник должно выполняться при помощи коммутационного устройства, переключающего одновременно линейные проводники и нейтральный проводник, если он имеется в электроустановке (см. рисунки 44.R9A, 44.R9В, 44.R9С).
Единственный момент, который меня смущает в данной схеме, это то, что в перемычке установлен коммутационный аппарат, а если следовать ПУЭ:
7.1.21 …Во всех случаях в цепях РЕ и PEN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы.
Допускаются соединения, которые могут быть разобраны при помощи инструмента, а также специально предназначенные для этих целей соединители.Но, я считаю, что перемычку между шинами нужно относить к нулевому проводу, а не к защитному. По большому счету в нормативных документах нет каких-либо особых требований по выполнению перемычки между шинами N и PE, поэтому данная схема имеет право на существование.
Как вы считаете, схема соответствует всем нормам и требованиям? Какие есть другие варианты решения данной задачи?
Советую почитать:
Вы можете пролистать до конца и оставить комментарий. Уведомления сейчас отключены.
Особенности систем TN-C, TN-C-S, TN-S | Безопасность
Система TN (защитное заземление нейтрали)
Система TN используется для заземления оборудования с целью защиты от косвенного прикосновения к токоведущим частям при повреждении изоляции. PEN-проводник или РЕ-проводник присоединяется к заземляющему устройству питающей системы и частям, доступным прикосновению: открытым проводящим частям питаемого электрооборудования (ОПЧ) и сторонним проводящим частям (СПЧ).
В случае повреждения изоляции ток повреждения вызывает срабатывание устройства защиты от сверхтока, которое обесточивает цепь. Кроме того, низкое сопротивление цепи обратного тока на участке от доступных проводящих частей (ОПЧ и СПЧ) до заземляющего устройства источника питания ограничивает напряжение прикосновения, которое может появиться на поврежденном оборудовании. Следовательно, это позволяет снизить вероятность поражения электрическим током.
Система TN может иметь одну из следующих возможных разновидностей: Система TN-C, система TN-S или система TN-C-S. Разновидность системы выбирается в зависимости от конкретных условий.
Система TN-C
Распределительная система TN-C имеет PEN-проводник, который выполняет одновременно функции нулевого рабочего проводника и нулевого защитного проводника на всем протяжении системы (рис. 1).
Заметим, что устройство защитного отключения УЗО-Д на рис. 1. зачеркнуто. УЗО-Д не может надлежащим образом функционировать в такой цепи. Применение УЗО-Д в такой цепи не разрешается по двум причинам.
Во-первых, ток повреждения, который протекает от доступных проводящих частей поврежденного электрооборудования через человека и возвращается в PEN-проводник, не воздействует на защитно-отключающее устройство как дифференциальный (разностный) ток. Ток повреждения не будет различим. Значительная часть тока повреждения будет возвращаться к источнику питания через устройство защитного отключения.
Ток может возвращаться также через другое оборудование, корпуса которого (ОПЧ или СПЧ) имеют случайное или преднамеренное соединение с PEN-проводником. В этом случае УЗО-Д бесполезны.
Система TN-S
Если в системе TN отдельный защитный заземляющий проводник не связан с нулевым рабочим проводником, то такая система называется системой TN-S (см. рис. 3).
В системе TN-S возможно и целесообразно в качестве дополнительной защиты применить устройство защитного отключения (УЗО-Д). В этой системе цепь нагрузочного тока отделена от земли и, следовательно, устройство
Рис. 1. Система TN-C (однофазная сеть)
Рис. 2. Система TN-S (однофазная сеть)
защитного отключения будет нормально функционировать, обеспечивая защиту от замыкания на землю.
В ряде стран системы TN-C и TN-S используются для электроустановок в производственных зданиях, в высотных зданиях с их собственными понизительными трансформаторами и других подобных помещениях. Когда важно обеспечить защиту систем передачи информации и линий связи от помех, как правило, используется система TN-S (отдельный защитный проводник — РЕ-проводник).
Система TN-C-S
Наиболее часто в сетях общего пользования используется система TN-C-S, которая является комбинацией систем TN-C и TN-S.
PEN-проводник в системе TN-C-S используется только в распределительной системе общего пользования, а затем «расщепляется» на отдельный нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник в зданиях потребителей (рис. 3.).
В США металлические кабелепроводы и распределительные щитки присоединяются к заземленному PEN-проводнику.
В ряде стран Европы PEN-проводник «расщепляется» на нулевой рабочий проводник и РЕ-проводник при площади поперечного сечения ниже 10 кв. мм (по меди). В США PEN-проводник расщепляется на отдельные нулевой рабочий и РЕ-проводники на вводе электрической сети в здание. В США отсутствует критерий расщепления PEN-проводника по площади поперечного сечения.
Во всех заземленных распределительных системах (системы TN-) заземленный PEN-проводник часто соединяется с зазем лиге лями в нескольких точках сети. Требования, относящиеся к условиям заземления этого типа систем, рассмотрены далее.
Устройства защитного отключения УЗО-Д (RCD, GFCI) не могут удовлетворительно функционировать в той части сети, где используется PEN-проводник по тем же причинам, по которым эти устройства не могут удовлетворительно функционировать в системе TN-C.
Однако, на участке, где PEN-проводник расщеплен на отдельные РЕ- и N-проводники, применение УЗО не только возможно, но и желательно также как и в системе TN-S.
В США N-проводник не разрешается присоединять к земле (заземлять) со стороны нагрузки после расщепления. Исключением из этого правила являются линии для приготовления пищи (кухни предприятий питания), предприятия типа прачечных, химчистки и электрические сети, идущие от одного здания или сооружения к другим зданиям или сооружениям, являющимся частями одного владения (например, сети, идущие от здания к гаражу или к сараю). В этом случае питающую линию второго здания или сооружения разрешается рассматривать также как основную питающую линию. Это означает, что заземленный в начале линии N-проводник повторно заземляется, превращаясь в PEN-проводник.
Рис. 3. Система TN-C-S (однофазная сеть)
При этом отпадает надобность в РЕ-проводнике в сетях между зданиями или конструкциями. В каждом конкретном случае имеется возможность выбора между системами TN-C, TN-S или TN-C-S, или, другими словами, — возможность решения вопроса о необходимости изоляции от земли N-проводника со стороны нагрузки после расщепления PEN-проводника. Использование PEN-проводника в питающей сети и недопущение дополнительных соединений с землей N-проводника во всех точках сети со стороны нагрузки в здании рекомендуется во всех случаях. Систему TN-S необходимо использовать там, где в сетях потребителя требуется УЗО-Д (GFCI — в США). В США защита с помощью GFC1 (УЗО-Д) требуется для штепсельных розеток в подвальных помещениях домов, гаражах, кухнях, ванных комнатах, наружных установках.
Практика использования заземленного нейтрального проводника питающей сети для заземления металлических корпусов кухонного оборудования (электрических плит) предприятий по приготовлению пищи и корпусов электрооборудования для сушки одежды ведет начало со времен второй мировой войны как следствие экономии меди за счет отказа от РЕ-проводника. За время эксплуатации системы TN-C на этих предприятиях было зарегистрировано сравнительно небольшое число случаев поражения электрическим током.
Можно считать, что в этих производствах, характеризуемых наличием симметричной трехфазной нагрузки, система TN-C выдержала испытание временем и потому ее применение разрешено.
На рис. 3. символом UK обозначено напряжение PEN-проводника, обусловленное падением напряжения в PEN-проводнике распределительной системы при протекании тока короткого замыкания. Во всех случаях система TN обеспечивает определенную степень защиты от поражения электрическим током, вызванным пробоем изоляции фазных проводников на заземленные доступные проводящие части, посредством ограничения напряжения UK во время короткого замыкания и за счет ограничения длительности короткого замыкания посредством его отключения устройством защиты от сверхтоков. Амперсекундныс характеристики устройства защиты от сверхтоков выбираются с учетом опасности перегрева проводников сети, вызываемого сверхтоками, а также с учетом пусковых токов двигателей. Амперсекундные характеристики устройств защиты от сверхтоков, как правило, выбираются без учета условий электробезопасности, но, практически, заземление оборудования в сочетании с устройством защиты от сверхтока может обеспечить приемлемый уровень защиты от поражения электрическим током во многих случаях.
Напряжения в системе TN при повреждении изоляции
Ампер-секундные характеристики устройств защиты от сверхтоков выбираются для защиты от перегрева проводников. Значение тока, обычно, порядка 10 А и более. Малое сопротивление цепи обратного тока (ЦОТ), обусловленное использованием РЕ- и PEN-проводников, ограничивает значение напряжения PEN-проводника и способствует быстрому срабатыванию устройства защиты от сверхтока, делая в большинстве случаев серьезное поражение электрическим током маловероятным. В отдельных случаях, когда человек может быть особенно чувствителен к воздействию электрического тока, что может быть обусловлено, например, малым сопротивлением тела (большая или влажная площадь контакта), задача решается применением дополнительной защиты в форме защитно-отключающих устройств. Высокая чувствительность и быстродействие этих устройств снижают вероятность поражения электрическим током до очень низких значений.
В сельских районах высокое значение сопротивления петли «фаза — нуль» в конце протяженных распределительных сетей обусловлено значительным расстоянием между питающим трансформатором и потребителями. В этом случае высокое значение сопротивления петли «фаза — нуль» приводит к низкому значению тока короткого замыкания и к увеличенному времени срабатывания устройства защиты от сверхтока у потребителей. Основная часть сопротивления цепи «фаза — нуль» приходится на «сетевую сторону» распределительной системы. Падение напряжения в PEN-проводнике распределительной системы при повреждении изоляции фазного проводника проявляется в виде потенциала на доступных проводящих частях электрооборудования и всех других проводящих частях установок, связанных с PEN-проводником.
Заметим, что при замыкании «фаза — фаза» или «фаза — PEN» в распределительной сети при системе TN-C-S (рис. 3) до момента отключения тока короткого замыкания устройством защиты от сверхтока т.кз. преодолевает сопротивление PEN-проводника и фазного L-проводника. Сопротивление PEN-проводников протеканию т.кз. вызывает падение напряжения между заземляющим устройством нейтрали питающего трансформатора и РЕ-проводником, который присоединен к ОПЧ и СПЧ. Это падение напряжения вызывает напряжение прикосновения между ОПЧ, СПЧ и землей. В США нагрузочный конец PEN-проводника требуется соединять с землей, но сопротивление заземляющего устройства обычно составляет несколько Ом и иногда может быть и выше в зависимости от сопротивления земли.
Сельская сеть системы TN-C-S, выполненная в виде BJT, характеризуется сравнительно высоким сопротивлением петли «фаза — нуль», обусловленным относительно большой протяженностью линий. В этой системе повторное заземление PEN-проводника вызывает значительное снижение его потенциала при коротком замыкании фазного проводника (L-проводника) на PEN-проводник. Это показано на упрощенной схеме (рис. 3).
PEN-проводники в системе TN заземлены во многих точках системы. В результате этого сопротивление между PEN-проводником и землей обычно невелико. Кроме того, из-за того, что сопротивление PEN-проводника по сравнению с шунтирующими его сопротивлениями заземлителей относительно мало, часть тока к.з., протекающая по PEN-проводнику значительно превосходит часть тока к.з., протекающего через землю.
Рис. 4. Распределение потенциала в PEN-проводнике при ОКЗ
Следовательно, градиент потенциала земли вдоль трассы линии от питающего трансформатора до места к.з. сравнительно невелик и становится более пологим из-за влияния PEN-проводника.
Потенциал PEN-проводника при к.з. не превышает 100 В при напряжении системы 380/220 В. Распределение напряжения в короткозамкнутой цепи, определяющее напряжение на ОПЧ и СПЧ при о.к.з., зависит от соотношения сопротивлений отдельных ветвей ЦОТ, включающих сопротивления заземляющего устройства и сопротивлений L1 (или L2, или L3) и PEN-проводников).
Если сопротивление заземлителей на каждом конце PEN-проводника были равны между собой, напряжение ОПЧ и СПЧ, соединенных с РЕ-проводником, не более 50 В, т. е. потенциал заземлителя равен половине падения напряжения в PEN-проводнике.
Система заземления TN-C-S, схема, особенности, достоинства и недостатки
Организация системы TN-C-S состоит в том, что нулевой провод N и защитный PEN совмещены и разделяются в какой-то определенной точке электросети, приходя к потребителям по отдельности.
Для примера рассмотрим схему электроснабжения жилого многоэтажного дома.
При такой системе заземление электроснабжение квартиры осуществляется:
— при 3-фазном питании: 5-ти-жильным кабелем с жилами — А,В,С,N,PE;
— при 1-фазном: 3-х-жильной кабельной линией – фаза, N, PE.
Данная система заземления предполагает установку розеток с выводом для подключения заземления, ее в народе называют евророзеткой.
При такой системе к защитному проводнику подключается корпус электроприборов (электрическая плита, кондиционер, стиральная машина и др.). Нулевой проводник при этом выполняет роль рабочего, основное назначение которого — передача электроэнергии.
Точка раздела PEN проводника
В большинстве случаев разделение осуществляют на вводе в многоэтажный дом — в РЩ (распределительном щите). Для этого следует PEN проводник вводной кабельной линии подключить к шине заземления РЕ. Сечение PEN до места раздела должно иметь не менее 10 кв. мм – при медном соединении и 16кв.мм – при алюминиевом. При этом нулевую шину N, шину РЕ соединяют с помощью перемычки. Шину заземления повторно заземляют, подключают к контуру заземления здания.
Преимущества системы TN-C-S
Данная система на сегодняшний день считается наиболее перспективной, поскольку она обеспечивает высокий уровень электробезопасности может использоваться совместно с устройствами защитного отключения.
Недостатки
Несовершенство системы TN-C-S объясняется опасностью поражения электротоком при обрыве PEN проводника. При неисправности изоляции корпус электроприборов может оказаться под опасным для человеческого организма напряжением.
Поэтому сегодня при обустройстве электропроводки для нового жилья и модернизации старой в соответствии с ПУЭ необходимо использовать TN-C-S систему (а лучше TN-S), поскольку от этого напрямую зависит безопасность Вас и близким Вам людей.