Системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, особенности
С каждым годом растут нужды потребителей. Появляются все новые виды более мощных электрических приборов. При использовании человеком такой бытовой техники необходима надежная и безопасная защита. Одним из вариантов такой защиты является заземление. Заземление ликвидирует риск поражения человека электрическим током и дает гарантию корректной работы электрооборудования. Понятие заземления включает в себя соединение корпуса электроприбора с заземляющим устройством. Организации, проектирующие электрооборудования, выдают перечень технических требований, уточняющих систему заземления, к которой необходимо подключить данное оборудование. Эти системы заземления предусматривают тип защитной конструкции.
Заземление электрооборудованияЧто делать если человека ударило током? Это должен знать каждый, читать всем!
При разработке, установке и использовании электроустановок, производственных и бытовых электроприборов, электрического освещения, основным требованием обеспечения их функциональности и безопасности становиться тщательно спроектированное и качественно выполненное заземление.
Правила устройства электроустановок включают в себя основные условия, предъявляемые к системам заземления.
Быстрый и проверенный способ от экспертов, как подключить розетку
Существует классификация систем заземления, обусловленная какими способами и с какими типами заземляющих конструкций, соединены данные электроустановки. Системы делятся на искусственные и естественные заземления.
К естественным типам относятся различные предметы, сделанные из металла, все время присутствующие в грунте: арматура, трубы и другие изделия, проводящие напряжение. При эксплуатации таких элементов заземления тяжело контролировать и прогнозировать их эффективность и надежность, поэтому специалисты не рекомендуют и запрещают использовать данный вид при подключении электрооборудования. В инструкциях и нормативных документах прописывается применение только искусственного защитного заземления.
Искусственное защитное заземление в свою очередь также классифицируется в зависимости от принципов действия и способов строения заземляющих систем.
К ним относятся такие виды, как: TN-C, TN-S, TN-C-S.
К ним относятся такие виды, как: TN-C, TN-S, TN-C-S.Настоящее подразделение характеризует схемы заземления и число нулевых рабочих и защитных проводников.
Системы заземления TN-C
В данной системе для защиты эксплуатируется одно объединенное ответвление – нейтраль и земля. Такая система применяется в жилых помещениях и промышленных производствах.
Заземление TN-CХарактеристики этой системы:
- доступность и универсальность конструкции, которую очень легко произвести самостоятельно;
- минусом TN-C является то, что она не имеет отдельного заземляющего кабеля;
- в многоквартирном доме эта система будет ненадежной из-за открытых заземляющих проводов, которые находятся под напряжением;
- при применении данного вида системы запрещено создавать выравнивание потенциалов;
- такая система устанавливается на электрооборудовании с напряжением до 1000 вольт.
Чаще всего TN-C используется на дачах, в гаражах, частных домах старой постройки.
Для новых многоуровневых помещений по техническим характеристикам такую систему применять нельзя.
Зачастую классическим заземлением TN-C становиться четырехпроводная схема электролинии с тремя фазами и одним нулевым кабелем. Центральной шиной заземления является глухозаземленная нейтраль, с которой соединяется электрооборудование посредством нулевых проводов.
Какие провода лучше использовать для проводки в квартире. Большая сравнительная статья тут.
При обстоятельствах, вызывающих разрыв нулевого провода, исчезают защитные функции данной системы. В результате чего на незащищенной поверхности появляется высокое напряжение, опасное для жизнедеятельности человека.
Для надежности заземления необходимо отдельно занулить каждый электроприбор, то есть присоединять элементы корпуса с нулевым проводом.
Каждый потребитель должен знать какая система присутствует в его жилище, и предпринять необходимые меры для защиты себя и своих близких от несчастных случаев.
Системы заземления TN-S
Эта система более надежная и безопасная и имеет высокий уровень безопасности. Принцип работы данной системы, заключается в том, что она имеет два отдельных кабеля – нулевой и заземляющий проводники.
Характеристики TN-S:
- очень надежная и эффективная система, так как в своих схемах имеет систему выравнивания потенциалов и устройство защитного отключения;
- минусом TN-S дороговизна монтажа, так как разделение проводов идет от подстанции, следовательно, приходиться прокладывать дорогостоящий пятижильный кабель на большие расстояния.
При подаче высокого напряжения, ток вытекает по заземляющему проводнику, вызывая срабатывание устройства защитного отключения. В таком типе разделяются защитные функции по отдельным проводам.
Система уничтожает высокочастотные наводки, вызывающие негативные помехи, идущие от более мощных электроприборов.
Система заземления TN-C-S
Данная система имеет средний уровень защиты от поражения человека электрическим током.
С целью оптимизации вышеперечисленных систем, для увеличения качества защиты и уменьшение финансовых затрат была придумана система TN-C-S.
Лучшие производители розеток и выключателей для вашего дома. ТОП самых покупаемых, по мнению покупателей.
Основным принципом работы такой системы является комбинированное сочетание двух вышеописанных систем. То есть до главного распределительного щита прокладывается защитная система TN-C, затем заземляющий провод разделяется на два проводника и идет уже система TN-S. Данное разделение зачастую происходит на вводе в жилое помещение. Применяется в реконструкции устаревших зданий для улучшения эффективности защиты населения.
Данная защитная конструкция имеет один значительный недостаток – при обрыве или отгорании провода на электроподстанции, до разделения проводников, где еще проходит линия TN-C, в помещении появится высокое напряжение, а вследствие — и на подключенных электроприборах.
Во избежание таких случаев требуется дополнительная защита защитного проводника от повреждений.
В последнее время перед Российскими предприятиями стоит задача перехода с системы TN-C на систему TN-C-S, так как непосредственный переход с TN-C на TN-S очень дорогостоящий метод и требует крупных вложений.
Применение УЗО в системах заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT. — Вызов/услуга на дом электрик спб
В настоящее время в нашей стране специалисты ведут активную работу по повышению уровня электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий. В руководящих документах теперь предписано: «В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, должны выполняться трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники).
Питание стационарных однофазных электроприемников следует выполнять трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать па щитке под один контактный зажим». Таким образом, сделан первый шаг по внедрению в России для электроустановок жилых и общественных зданий системы заземления TN-C-S.
Так, в ПУЭ (7-е издание) сформулированы требования к выполнению групповых сетей. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ проводники). Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.
Выбор сечения проводников следует проводить согласно требованиям соответствующих глав ПУЭ.
Однофазные двух- и трехпроводные линии, а также трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании однофазных нагрузок, должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных проводников.
Трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании трехфазных симметричных нагрузок должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных проводников, если фазные проводники имеют сечение до 16 мм2 по меди, а при больших сечениях — не менее 50% сечения фазных проводников, но не менее 16 мм2 по меди и 25 мм2 по алюминию.
Сечение PEN проводников должно быть не менее сечения N проводников и не менее 10 мм2 по меди независимо от сечения фазных проводников. Сечение РЕ проводников должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм2, 16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2 и 50% сечения фазных проводников при больших сечениях. Сечение РЕ проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее 2,5 мм2 — при наличии механической защиты и 4 мм2 — при ее отсутствии.
В новое издание ПУЭ 2001 года новые требования вошли в окончательной формулировке.
Практические схемы систем заземления
Существуют следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT :
Т — непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле,
I — все токоведущие части изолированы от земли, или одна точка заземлена через сопротивление.
Вторая буква — характер заземления открытых проводящих частей электроустановки:
Т — непосредственная связь открытых проводящих частей с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй,
N — непосредственная связь открытых проводящих частей 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 — функция нулевого защитного и нулевого рабочего проводника обеспечивается раздельными проводниками;
С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (PEN-проводник).
В России до настоящего времени применяется система подобная TN-C (Система TN-C запрещена в новом строительстве, в цепях однофазного и постоянного тока. Это требование не распространяется на ответвления от ВЛ напряжением до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии — ПУЭ 1.7.132).) (рис. 2), в которой открытые проводящие части электроустановки (корпуса, кожухи электрооборудования) соединены с заземленной нейтралью источника совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником PEN, т.е. «занулены». Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.
Системы TN-S (рис. 3), и TN-C-S (рис. 4) широко применяются в европейских странах — Германии, Австрии, Франции и др. В системе TN-S все открытые проводящие части электроустановки здания соединены отдельным нулевым защитным проводником РЕ непосредственно с заземляющим устройством источника питания.
При монтаже электроустановок правила предписывают применять для нулевого защитного проводника РЕ провод с желто-зеленой маркировкой изоляции.
В системе TN-C-S (рис. 4) во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники.
В системе TN-C-S нулевой защитный проводник РЕ соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как нулевой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.
Наиболее перспективной для нашей страны является система TN-C-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.
Внимание!
В электроустановках с системами заземления TN-S и TN-C-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а устройствами защитного отключения (УЗО), действующими более эффективно в комплексе с этими системами заземления и системой уравнивания потенциалов.
Собственно сами системы заземления (без УЗО) не обеспечивают необходимой безопасности.
Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора или какого-либо аппарата, при отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети осуществляется устройствами защиты от сверхтоков — автоматическими выключателями или плавкими вставками. Быстродействие устройств защиты от сверхтоков, во-первых, уступает быстродействию УЗО, а, во-вторых, зависит от многих факторов — кратности тока короткого замыкания,которая, в свою очередь, зависит от сопротивления проводников, переходного сопротивления в месте повреждения изоляции, длины линий, точности калибровки автоматических выключателей и др.
Рис.2 Система TN-C
Рис.3 Система TN-S
Рис.4 Система TN-C-S
Наличие на объекте металлических корпусов, арматуры и пр., соединенных с РЕ-проводником, повышает опасность электропоражения, поскольку в этом случае вероятность образования цепи «токоведущий проводник — тело человека — земля» гораздо выше.
Только УЗО осуществляет защиту от прямого прикосновения.
Внедрение систем TN-S и TN-C-S в европейских странах, к опыту которых мы вынуждены постоянно обращаться, поскольку там рассматриваемые проблемы решались на два десятилетия раньше, также проходило с большими трудностями. Например, в литературе описан случай, когда электромонтер при подключении одного объекта ошибочно подключил фазу на защитный проводник, что повлекло за собой смертельное поражение нескольких человек.
В плане обеспечения условий электробезопасности при эксплуатации электроустановки серьезной альтернативой вышерассмотренным системам заземления является сравнительно новое, но все более широко применяемое эффективное электрозащитное средство — двойная изоляция.
Достижения химической промышленности в области производства пластиков и керамик, имеющих великолепные механические и электроизоляционные характеристики, позволили значительно расширить ассортимент электробезопасных электроприборов и электроинструментов в исполнении «двойная изоляция», при применении которых тип системы заземления в плане обеспечения условий электробезопасности не имеет значения.
Изделия в исполнении «двойная изоляция» маркируются знаком 0.
Рассмотрим систему ТТ (рис. 5). Все открытые проводящие части, защищенные одним защитным устройством, должны присоединяться защитным проводником к одному заземля- ющему устройству. Если несколько, защитных устройств установлены последовательно, то это требование применяется отдельно к каждой группе открытых проводящих частей, защищаемой каждым устройством.
Рис.5 Система TT
Нейтральная точка или, если таковой не существует, фаза питающего генератора, или трансформатора должны быть заземлены. Должно выполняться следующее условие: RaIa = < 50 В, где Ra — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника; I — ток срабатывания защитного устройства.
Если защитное устройство является устройством защитного отключения и реагирует на дифференциальный ток, то под I подразумевается уставка защитного устройства по дифференциальному току IDn.
Если защитное устройство —. устройство защиты от сверхтока, то оно должно быть либо устройством с обратно зависимой времятоковой характеристикой и Ia — значение тока, обеспечивающее время срабатывания устройства не более 5 с, либо устройством с отсечкой тока и тогда Ia — уставка по току отсечки.
Системы IT (рис. 6), как правило, не должны иметь нулевого рабочего проводника. Однако в случаях применения системы IT с нулевым рабочим проводником необходимо предусматривать устройства обнаружения сверхтока в нулевом проводнике каждой цепи с воздействием на отключение всех проводников соответствующей цепи, находящихся под напряжением, включая нулевой рабочий проводник.
Рис.6 Система IT
Не требуется выполнения таких мер, если нулевой рабочий проводник надежно защищен от коротких замыканий с помощью устройства, установленного со стороны питания или рассматриваемая цепь защищена с помощью устройства защитного отключения, реагирующего на дифференциальный остаточный ток с током уставки не более 0,15 максимально допустимого тока нулевого рабочего проводника.
Такое устройство должно отключать все находящиеся под напряжением проводники соответствующей цепи, в том числе нулевой рабочий проводник.
Если требуется отключение нулевого рабочего проводника, то он должен отключаться после отключения фазных проводников, а включаться одновременно с фазными проводниками или ранее.
Применение УЗО в системе заземления TN.
До настоящего времени большая часть электроустановок в нашей стране работает с системой заземления подобной TN-C. В такой электроустановке при пробое изоляции на корпус электроприемника и случае, если этот корпус не заземлен (например, холодильник или стиральная машина на изолирующем основании), УЗО, включенное в цепь питания электроприемника, не сработает, поскольку нет цепи протекания тока утечки — отсутствует разностный (дифференциальный) ток. При этом на корпусе электроприемника окажется опасный потенциал относительно земли.
В этом случае при прикосновении человека к корпусу электроприемника и протекании через его тело тока на землю, превышающего номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО (ток уставки) — IDn, УЗО среагирует и отключит электроустановку от сети, в результате жизнь человека будет спасена.
Это означает, что в рассмотренном случае с момента нарушения изоляции и возникновения на корпусе электроприемника электрического потенциала до момента отключения дефектной цепи от сети существует период потенциальной опасности поражения электрическим током.
Таким образом, в электроустановках с системой заземления TN-C применение УЗО также оправдано, поскольку это устройство и в таких электроустановках обеспечивает эффективную защиту от электропоражения. Электроустановки с системами заземления TN-S, TN-C-S, ТТ в данном аспекте обладают значительным преимуществом: в аналогичной ситуации — при пробое изоляции на корпус, УЗО мгновенно отключит электропитание, поскольку все корпуса имеют надежное соединение с защитным проводником.
С.Л. Корякин — Черняк, Краткий справочник электрика
Системы TN
Системы TN: основы
В системах TN нейтральная точка системы электропитания заземляется. В США и Канаде эта система заземления называется « Solidly Grounded Wye ».
Если нейтральная или средняя точка отсутствует или недоступна, линейный проводник должен быть заземлен; это то, что североамериканцы называют Delta с заземлением на угол; он редко используется в Европе.
Заземление нейтрали является первой характеристикой системы TN. Второй пункт заключается в том, что открытые проводящие части установки должны быть соединены защитным проводом с главной клеммой заземления установки, которая должна быть подключена к заземленной точке системы электропитания.
Суть: нейтральная точка заземлена (или заземлена), и все открытые проводящие части подключаются непосредственно к нейтральной точке.
Причина, по которой все открытые проводящие части соединены с нейтральной точкой, состоит в том, чтобы создать петля неисправности с высоким значением тока неисправности .
TN Systems: как гарантируется безопасность
Одного замыкания недостаточно для защиты людей от поражения электрическим током.
Причина создания контура неисправности заключается в том, чтобы убедиться, что в случае неисправности в контуре неисправности циркулирует ток высокого значения.
У тока высокого значения есть «миссия»: разомкнуть защиту на стороне фидера и обесточить цепь до того, как неисправность станет опасной для человека.
Таблица 41.1 в 411.3.2.2 предписывает максимальное время отключения.
[IEC 60364-4-41] 411.3.2.2 Максимальное время отключения, указанное в таблице 41.1, должно применяться к оконечным цепям с номинальным током, не превышающим: и
| 50 В переменного тока < U 0 ≤ 120 В переменного тока | 120 В переменного тока < U 0 ≤ 230 В переменного тока | 230 В переменного тока < U 0 ≤ 400 В переменного тока | U O > 400 В переменного тока |
ТН | 0,8 с | 0,4 с | 0,2 с | 0,1 с |
В случае системного напряжения 230 В переменного тока между фазой и нейтралью причина, по которой указано время 0,4 секунды, заключается в том, что 0,4 секунды — это максимальное время, в течение которого человек может находиться под напряжением 92 В переменного тока.
Это нормативное напряжение прикосновения в системе TN, работающей при напряжении 230/400 В переменного тока.
Обоснование значения 92 В переменного тока подробно описано в IEC TR 61200-413: 1996 — часть 413.1.3.5 Распределительные цепи, в соответствии с которыми напряжения прикосновения в системах TN, в случае, если PE и фазные кабели имеют одинаковые размеры , есть Ut=c*U0/2. «с» — условный коэффициент, который можно принять = 0,8.
Важно отметить, что:
[IEC 60364-4-41] 411.3.2.3 В системах TN время отключения, не превышающее 5 с, допускается для распределительных цепей и для цепей, не охватываемых 411.3.2.2.
Системы TN являются распространенной во всем мире системой заземления нейтрали низкого напряжения. В Европе разрешены системы TN и TT. В США и Канаде системы ТТ запрещены. В Норвегии мы заметили использование систем распределения ИТ.
ТТ Системы
Система заземления– Блог о качестве электроэнергии
Как правильно выбрать схему заземления системы?
Указания по применению, 2009 г.
Опубликовано Schneider Electric
Источник: https://www.se.com/ww/en/download/document/DBTP72ART_EN/
Все системы заземления (SEA) обеспечивают эквивалентную защиту жизнь и имущество. Однако каждый из них имеет определенные преимущества и недостатки в других условиях, которые могут быть важны для данной установки.
Как в коммерческом, так и в промышленном применении потребности меняются, и становится все более важным выбрать правильное устройство заземления системы в соответствии со строго определенными методами работы, чтобы обеспечить сосуществование «высоких и слабых токов» и удовлетворить потребности оператора. требования.
После рассмотрения рисков, связанных с нарушением изоляции при установке, влияющих на безопасность людей и оборудования, в этом техническом руководстве описаны три типа системного заземления, определенные стандартами IEC 60364 и NF C 15.100. Каждое заземляющее устройство системы проверяется с точки зрения безопасности и доступности, а также защиты от перенапряжения и электромагнитных помех.
Меняющиеся потребности
В настоящее время существует три схемы заземления системы, определенные стандартами IEC 60364 и NF C 15.100:
- система TN
- система TT
- система IT.
Все три системы имеют одну и ту же конечную цель в отношении защиты людей и оборудования: контроль последствий повреждения изоляции. Они считаются эквивалентными в отношении защиты людей от непрямого контакта. То же самое не обязательно относится к надежности электроустановки низкого напряжения в отношении:
- наличие электроснабжения
- обслуживание установки.
Эти рассчитываемые параметры приобретают все большее значение в промышленных и коммерческих помещениях.
Причины повреждения изоляции
Для обеспечения защиты людей и непрерывности работы токопроводящие провода и токоведущие части электроустановки «изолируются» от заземленных открытых токопроводящих частей.
Изоляция включает :
- разделение изоляционными материалами
- разделение линейными зазорами в газах
(например, в воздухе) или путями утечки вдоль изоляторов (например, для предотвращения пробоя в электрических распределительных устройствах).
Изоляция характеризуется определенными напряжениями, которые в соответствии со стандартами применяются к новым изделиям и оборудованию: напряжение изоляции (наибольшее напряжение в системе) выдерживаемое напряжение грозового импульса (импульсная волна 1,2/50 мкс) выдерживаемое напряжение промышленной частоты
(2U + 1000 В/1 мин).
Пример для распределительного щита НН типа Prisma :
- напряжение изоляции: 1000 В
- импульсное напряжение: 12 кВ.
При вводе в эксплуатацию новой установки, изготовленной в соответствии со стандартными методами работы с продуктами, изготовленными в соответствии со стандартами, риск повреждения изоляции крайне низок. Однако этот риск увеличивается со временем. Это связано с тем, что установка подвергается различным агрессивным воздействиям, которые приводят к повреждению изоляции. Ниже приведены несколько примеров:
при монтаже :
- механический износ изоляции кабеля
при эксплуатации :
- климат
- слишком много кабелей в канале
- недостаточно вентилируемая ячейка
- гармоники
- сверхтоки…
Обычно сочетание этих основных причин приводит к повреждению изоляции.
Эта неисправность может быть:
- дифференциальной неисправностью (между токоведущими проводниками), в этом случае она становится коротким замыканием
- или общее замыкание (между проводниками под напряжением и открытыми токопроводящими частями или землей). Ток короткого замыкания, называемый синфазным замыканием или замыканием по нулевой последовательности (MV), затем протекает в защитном проводнике (PE) и/или в земле.
Системы заземления в низковольтных системах в основном связаны с синфазными замыканиями, которые чаще всего возникают в нагрузках и кабелях.
Риски, связанные с повреждением изоляции
Какой бы ни была причина, нарушение изоляции представляет опасность для жизни имущества и наличия электроэнергии: все это подпадает под рубрику надежности .
Риск поражения электрическим током
Человек (или животное), подвергающийся воздействию электрического напряжения, электризуется.
| Ток | Воздействие на организм человека |
|---|---|
| 1А | Остановка сердца |
| 30 мА | Порог паралича дыхания |
| 10 мА | Сокращение мышц (тетанизация) |
| 0,5 мА | Очень слабое ощущение |
Защита людей от опасное воздействие электрического тока имеет первостепенное значение; поэтому риск поражения электрическим током должен быть принят во внимание в первую очередь.
Опасность возгорания
Реализация этого риска может иметь серьезные последствия для людей и оборудования. Многие пожары вызваны чрезмерным повышением температуры в определенное время или электрической дугой, вызванной нарушением изоляции.
Чем выше ток короткого замыкания, тем выше риск. Этот риск также зависит от степени пожаро- или взрывоопасности помещения.
Риск отсутствия электроэнергии
Контроль этого риска становится все более важным. Это связано с тем, что если неисправная часть автоматически отключается для устранения неисправности, результаты следующие:
- риск для людей, например:
- внезапная потеря освещения
- отключение жизненно важного оборудования
- экономический риск из-за производственных потерь. Этот риск должен особенно контролироваться в перерабатывающих отраслях, для которых перезапуск может быть длительным и дорогостоящим.
Более того, если ток короткого замыкания велик:
- повреждение установки или нагрузки может быть серьезным и увеличить затраты на ремонт и время
- циркуляция больших токов короткого замыкания в общем режиме (между системой и земля) также могут создавать помехи для чувствительных устройств, особенно если они являются частью «слаботочной» системы, географически разбросанной с помощью гальванических соединений.
Наконец, при отключении питания появление явлений перенапряжения и/или электромагнитного излучения может привести к неправильной работе или даже порче чувствительного оборудования.
Несколько напоминаний
Терминология
В этой главе указаны риски поражения электрическим током и поражения электрическим током для различных систем заземления, как это определено Международным электротехническим комитетом в стандарте IEC 60364.
Схема заземления системы в НН характеризует заземление вторичной обмотки трансформатора ВН/НН и заземление открытых токопроводящих частей установки. Таким образом, идентификация типов систем заземления определяется двумя буквами:
- первая буква для подключения нейтрали трансформатора (2 варианта):
- T для «заземленного»
- I для «незаземленного» (или «изолированного»)
- вторая буква для типа подключение открытых токопроводящих частей установки (2 возможности):
- T для «непосредственно» заземленного
- N для «подключенного к заземленной нейтрали» в начале установки.
Сочетание этих двух букв дает три возможных конфигурации:
| Нейтраль трансформатора | Открытые проводящие части | ||
| Если T | T или N | 4 058 | T |
т.е. TT, TN и IT.
Терминология (продолжение)
(1) ECP: открытая проводящая часть.Примечание 1: Система TN, в соответствии с IEC 60364 и стандартом NF C 15-100, имеет несколько подсистем:
- TN-C: если нулевой проводник N и провод заземления объединены (PEN)
- TN-S: если нулевой проводник N и проводник защитного заземления разделены
- TN-C-S: использование TN-S после TN-C (обратное запрещено).
Обратите внимание, что TN-S является обязательным для систем с проводниками сечением y 10 мм 2 Cu.
Примечание 2: Каждая схема заземления системы может применяться ко всей электроустановке низкого напряжения.
Однако в одной и той же установке могут совместно существовать несколько устройств.
Пример упрощенного расчета тока утечки на землю (Id)
TT При наличии повреждения изоляции ток повреждения Id ограничивается большей частью сопротивлениями заземления (если заземляющие соединения для открытых проводящих частей и для нейтрали не объединены). Этот ток короткого замыкания индуцирует напряжение короткого замыкания в сопротивлениях заземления нагрузки. Поскольку сопротивления заземления обычно малы и имеют один и тот же порядок величины (≅10 Ом), это напряжение около Uo/2 опасно. Поэтому часть установки, затронутая неисправностью, должна быть автоматически отключена с помощью УЗО.
TN При наличии повреждения изоляции ток повреждения Id ограничивается только полным сопротивлением кабелей контура повреждения. Для систем 230/400 В это напряжение порядка Uo/2 (если R PE = R ph ) опасно, так как превышает предельное безопасное напряжение даже в сухой среде (U L = 50В).
После этого установка или ее часть должны быть немедленно автоматически обесточены с помощью УЗО. Поскольку нарушение изоляции аналогично короткому замыканию между фазой и нейтралью, отключение осуществляется устройствами защиты от перегрузки по току.
IT Поведение при 1-й неисправности
- Поскольку нейтраль не заземлена, ток короткого замыкания Id не протекает. Напряжение не представляет опасности, поэтому установка может продолжать работать.
- Поскольку IMD (устройство контроля изоляции) обнаружило первую неисправность, ее необходимо локализовать и устранить до возникновения второй неисправности.
Поведение при 2-й неисправности
- Неисправность касается того же проводника под напряжением: ничего не происходит и работа может продолжаться
- Неисправность касается двух разных проводников под напряжением. Двойная ошибка – это короткое замыкание (как в TN). Отключение осуществляется устройствами защиты от перегрузки по току.
TT Эта система выдерживает «замыкание на землю» … но ограничивает последствия за счет внедрения устройств защитного отключения, которые обнаруживают замыкание на землю до того, как оно перерастет в короткое замыкание. Это принцип систем ТТ с «прямо заземленной нейтралью», которые позволяют добавлять дополнительные отходящие линии, просто комбинируя их с УЗО.
Это чемпион по безопасности!
- В этом случае, как и в случае коротких замыканий, единственный вклад, который может быть сделан в обеспечении доступности, заключается в улучшении селективности путем установки нескольких ступеней защиты от утечки на землю, чтобы сократить вероятность выхода из строя мельчайшей части системы.
- Обратите внимание, что УЗО: v встроены или добавлены в автоматический выключатель и выключатель с диапазоном от 0,5 до более 100 А Multi 9
- встроены в автоматический выключатель с модулем Vigi от 100 до 630 А
- встроенный в автоматический выключатель с модулем контроля изоляции
- с отдельным тороидом с устройствами Vigirex от 100 до 6300 A, которые сигнализируют об отсутствии вспомогательного источника питания, не вызывая срабатывания (предотвращая сбросы), а также предупреждают пользователя о падении изоляции без вызывающее срабатывание, с помощью контакта раннего предупреждения, который активируется при половине отображаемого порога. Например: установленный на 300 мА, он предупреждает пользователя при 150 мА.
Например: установленный на 300 мА, он предупреждает пользователя при 150 мА. TN При возникновении неисправности эта система вызывает срабатывание устройства защиты от короткого замыкания
для обеспечения защиты. Эта неисправность аналогична короткому замыканию (очень низкий импеданс контура неисправности) и, таким образом, является сильной и разрушительной. Таким образом, автоматический выключатель срабатывает по неисправности 1 st .
- Это принцип систем TN с открытыми токопроводящими частями, подключенными к точке заземления нейтрали
и не требующих дополнительных устройств защиты, таких как УЗО
или IMD. Таким образом, это чемпион по экономичности установки! Этот принцип быстро становится дорогостоящим в случае модификаций или расширений и усложняет установку из-за короткого замыкания в кабелях и нагрузках, а также из-за перепадов напряжения, которые могут нарушить работу компьютеров, расцепителей минимального напряжения MN, двигателей и т. д.
д.- Чтобы ограничить последствия неисправности соответствующей частью системы, должны быть реализованы методы селективности по току, времени и энергии.
- Когда полное сопротивление контура повреждения плохо контролируется, может потребоваться дополнительная защита типа дифференциального тока. NEC (Национальный электротехнический кодекс) требует защиты от замыканий на землю систем TN-S с помощью устройств GFP (защита от замыканий на землю) или низкочувствительных УЗО. Более того, использование УЗО средней чувствительности (300 мА) также позволяет снизить риск возгорания за счет устранения блуждающих токов.
- Широкий выбор автоматических выключателей 1P/3P/4P обеспечивает идеальное решение от 1 до более чем 6300 A со следующими диапазонами:
- Multi 9
- Compact
- Masterpact
IT Эта система делает неисправность неопасной. Он заключается в воздействии на причину, а не на следствие, путем ограничения тока повреждения до нескольких мА.
В системе IT с незаземленной или импедансной нейтралью, поскольку неисправность не представляет опасности, нет необходимости в отключении, и работа может продолжаться.
Это чемпион по доступности электроэнергии!
- Однако оставить замыкание на землю в такой системе означало бы оставить прямую связь между
системой и землей, как и раньше. В этом случае появление 2-го замыкания создает опасный ток, который должен вызывать отключение того же типа, что и в схемах заземления систем ТТ и TN.
- По этой причине этот тип системы с незаземленной нейтралью выгоден только в том случае, если реальные повреждения изоляции обнаруживаются, как только они появляются, с помощью системы Vigilohm, которая автоматически и немедленно обнаруживает повреждения на отходящих линиях, включая кратковременные повреждения (которые пользователи особенно боятся). ). Это функция IMD XM200 с детекторами XD301 (1 отвод) или детекторами XD312 (12 отводов) в сочетании с закрытыми тороидами типа А.
- Чтобы удовлетворить потребности объектов с самыми строгими требованиями к доступности, Schneider Electric предлагает продукты, предназначенные для измерения сопротивления и емкости от каждого отходящего.
Эти продукты передают эту информацию локально и через систему контроля и позволяют выполнять профилактическое обслуживание, чтобы никогда не подвергаться замыканию на землю. Этими защитными устройствами являются: XM300C, XD308C, XL308, XL316 и локальные интерфейсы XAS, XL1200, XL1300, XTU300 в соответствии с конфигурацией установки.
Распределительное устройство
Критерии выбора системы заземления
Их эффективность оценивается по пяти критериям, перечисленным ниже:
Краткий обзор свойств каждого устройства заземления системы приводит к следующему техническому сравнению.
Защита от поражения электрическим током
Все устройства заземления системы гарантируют равную защиту от поражения электрическим током при условии, что они реализованы и используются в соответствии со стандартами.
Защита от опасности электрического возгорания.
В схемах заземления систем TT и IT, когда происходит первое повреждение изоляции, ток, создаваемый этим повреждением, соответственно низкий или очень низкий, и риск возгорания незначителен.
С другой стороны:
- в случае полной неисправности ток, генерируемый повреждением изоляции, в устройствах заземления системы типа TN высок, что приводит к серьезным повреждениям.
- в случае импедансного замыкания схемы заземления системы TN, реализованные без устройств защитного отключения, не обеспечивают достаточной защиты, поэтому рекомендуется использовать систему заземления системы TN-S в сочетании с устройствами защитного отключения.
- при нормальной эксплуатации схема заземления системы TN-C представляет более высокий риск возгорания, чем другие.
Это связано с тем, что ток небаланса нагрузки постоянно протекает не только по PEN-проводнику, но и по подключенным к нему устройствам: металлическим каркасам, оголенным токопроводящим частям, экранам и т.
п. эти блуждающие траектории значительно увеличивается. По этой причине устройство заземления системы TN-C запрещено в помещениях, где существует опасность пожара или взрыва.
Непрерывность питания
Выбор схемы заземления системы IT предотвращает все вредные последствия повреждения изоляции:
- падение напряжения
- возмущающее воздействие тока короткого замыкания
- повреждение оборудования
- размыкание неисправный исходящий.
При правильном использовании этой системы заземления второе замыкание маловероятно.
Примечание: это всегда комбинация мер, которая помогает обеспечить непрерывность питания: двойные источники питания, ИБП, селективность защитных устройств, устройство заземления IT-системы, отдел технического обслуживания и т. д.
Защита от перенапряжения
Защита может потребоваться во всех схемах заземления системы. При выборе надлежащей охраны необходимо учитывать экспозицию участка, а также тип и деятельность предприятия.
Затем необходимо определить количество и качество необходимых эквипотенциальных зон для реализации необходимых устройств защиты (разрядники для защиты от перенапряжений и т. д.) на линиях различных вводных и отходящих электрических систем.
Примечаний:
- схема заземления системы IT чаще требует использования ограничителей перенапряжения
- ни одна схема заземления системы полностью не устраняет эти меры ограничитель перенапряжения.
Защита от электромагнитных помех
Можно выбрать любую схему заземления системы:
- для всех дифференциальных помех
- для всех помех (общий или дифференциальный режим) с частотой более МГц.
Таким образом, схемы заземления систем TT, TN-S и IT могут удовлетворять всем критериям электромагнитной совместимости. Однако следует отметить, что система TN-S создает больше помех при повреждении изоляции, так как ток повреждения выше.
С другой стороны, системы заземления TN-C и TN-C-S не рекомендуются, так как в этих системах постоянный ток из-за асимметрии нагрузки протекает через PEN-проводник, открытые проводящие части и экраны кабелей.
Этот постоянный ток создает возмущающие перепады напряжения между открытыми токопроводящими частями чувствительного оборудования, подключенного к PEN. Наличие 3 9Множественные гармоники порядка 0444 РД значительно усилили этот ток в современных установках.
(2) Все электромагнитные помехи:
• внешние: неисправности в системе распределения высокого напряжения, коммутационные перенапряжения, грозовые перенапряжения и т. д.
• внутренние: токи повреждения изоляции, гармоники в установках низкого напряжения.
Выбор схемы заземления системы и выводы
Общей целью трех схем заземления системы, используемых на международном уровне и стандартизированных IEC 60364, является максимальная надежность.
Что касается защиты людей, то все 3 системы заземления эквивалентны при условии соблюдения всех правил установки и эксплуатации.
Учитывая специфические характеристики каждой системы заземления, невозможно сделать выбор без учета требований к установке и эксплуатации.
Этот выбор должен быть результатом совместного обсуждения между пользователем и проектировщиком системы (консультантами по электрике, подрядчиком и т. д.) по телефону:
- характеристики установки
- условия эксплуатации и требования.
Бессмысленно пытаться эксплуатировать систему с незаземленной нейтралью в части установки, которая по своей природе имеет низкий уровень изоляции (несколько тысяч Ом): старые и расширенные установки, установки с внешними линиями…
Аналогично , было бы противоречием в промышленности, где непрерывность снабжения и производительность имеют важное значение, а риск возгорания высок, выбор системы с многократно заземленной нейтралью.
Как правильно выбрать схему заземления системы
- Прежде всего, не забывайте, что все три схемы заземления системы могут сосуществовать рядом в одной и той же электроустановке. Это гарантия того, что для каждого случая будет найдено лучшее решение для обеспечения безопасности и доступности.
- Затем вы должны убедиться, что выбор схемы заземления системы не рекомендуется и не навязывается стандартами или законодательством (постановлениями, приказами министерства).
- Затем вам необходимо поговорить с пользователем, чтобы определить его потребности и средства:
- потребность в непрерывности снабжения
- наличие или отсутствие отдела технического обслуживания
- риск пожара.
- Вообще говоря:
- непрерывность снабжения и отдел технического обслуживания: решением является ИТ-система
- непрерывность снабжения и отсутствие отдела технического обслуживания: нет полностью удовлетворительного решения на срабатывание проще реализовать
и сводит к минимуму повреждения по сравнению с системой TN.
- Расширение простое (без расчетов)
- непрерывность снабжения не важна и есть компетентный отдел технического обслуживания:
предпочитают систему TN-S (быстрый ремонт и расширение в соответствии с правилами) - непрерывность снабжения не является обязательным и отсутствует отдел технического обслуживания: предпочтительнее система TT
- риск возгорания: IT, если есть отдел технического обслуживания, и используйте УЗО 0,5 А или TT
- непрерывность снабжения не важна и есть компетентный отдел технического обслуживания:
- Принять во внимание особенности системы и нагрузки:
- очень разветвленная система или с высоким током утечки: предпочтительнее TN-S
- использование сменных или резервных источников питания: предпочтительнее TT
- нагрузки, чувствительные к высоким токам короткого замыкания (двигатели): предпочитают системы TT или IT
- нагрузки с низкой естественной изоляцией (печи) или с большим ВЧ-фильтром (большие компьютеры): предпочитают систему TN-S
- поставка систем управления и мониторинга: предпочтительнее система IT (непрерывность питания) или система TT (расширенная эквипотенциальность коммуникационных устройств).
