Система тнс s: Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

Системы защитного заземления TNC, TNCS, TNS, TT, IT

 

Стандарт Стандарт ПУЭ 1.7, EN60950, IEC60364
Схемы электроснабжения нагрузки TNC, TNCS, TNS, TT, IT

 

TNC – Нейтраль и PE («земля») объединены вместе везде в системе в единую шину PEN.
Neutral and PE (protected earth conductor) are combined throughout the system.

 

TNS – Нейтраль соединена с землёй трансформатора, но не соединена с землёй (PE) где-нибудь ещё в системе. PE приходит на объект от трансформатора отдельно и может быть соединена с местной землёй.

Neutral is earthed at the transformer but is not bonded to earth or the PE elsewhere. PE is carried to the site from the transformer and bonded to site earth.

 

TNCS – Общая в начале шина PEN затем разъеделяется на 2 отдельных проводника: N (нейтраль) и PE (защищённую шину земли). Стандарт США – разновидность данного. Нейтраль заземлена на трансформаторе.

TNCS splits the combined PEN into a separate neutral and PE at service entry (U.S. practice is a variation of this). The neutral is earthed at the transformer.

TT – Нейтраль заземлена на трансформаторе. Местная Земля – PE (объект-потребитель) не связана с нейтралью. Между землёй трансформатора и землёй потребителя (PE) соединений нет.

Neutral is earthed at the transformer. The PE originates at site but is not bonded to the neutral. There is no interconnection between PE and transformer earth.

 

IT – Нейтраль трансформатора не заземлена (или заземлена через сопротивление с высоким импедансом).

The transformer is unearthed (or earthed through high impedance). The PE originates at site but is not bonded to a service conductor; no conductor in this system is designated as ‘neutral’ (standard IT system).

Разновидности IT системы:

• A) проводник «N / Нейтраль» отсутствует в системе (стандартная счистема IT).
• B) проводник «N / Нейтраль» есть в системе.

Нейтраль на потребителе также не заземлена (или заземлена через сопротивление с высоким импедансом).

Для обоих случаев возможны разновидности:

• I) Местная Земля – PE (объект-потребитель) отсутствует. Потребитель использует PE от трансформатора.
• II) Местная Земля – PE (объект-потребитель) есть. Потребитель может использовать местную Землю или Землю трансформатора. Эти Земли могут быть как соединены так и не соединены.

Главное требование системы IT – незаземлённая или импедансно-заземлённая нейтраль трансформатора.

 

 

Термины / сокращения:

• T – Terra / Земля (лат. terra, франц. terre)
• N – Neutral / Нейтраль
• C – Combined / Совмещённый
• S – Separated / Отдельный
• I – Isolated / Изолированный (франц. terre isolee)
• PE – Protected Earth conductor / Защищённая шина Земли
• PEN – Protected Earth + Neutral conductor / единая шина объединяющая Нейтраль (N) и Землю (PE)

 

 

Трём системам заземления дан официальный статус посредством стандарта (IEC 60364) который подразделяется на большое число национальных стандартов.

 

Системы TN

Основные принципы схемы TN:

• Нейтраль трансформатора заземлена, поэтому корпуса нагрузок (подключенные к заземлению PE или PEN трансформатора) оказываются гальванически соединены с нейтралью.
• Нагрузка не имеет местного заземления.

Существующие варианты схемы TN:

• TNC – «Земля» и нейтраль объединены в 1 проводнике (PEN) (C = Combined).
• TNS – «Земля» и нейтраль разъединены (PE и N) (S = Separate).
• TNCS = TNC+TNS Объединённые вначале «Земля» и нейтраль затем разъединяются (CS = Combined then Separate). То-есть TNC преобразуется в TNS.

Система TNS не может существовать перед системой TNC.

 

Система TNС (TN-C). Нарушение изоляции в системе TNC

Общие замечания:

В системе TNC, с защитными токовыми автоматами, нарушение изоляции опасно. Разрушение изоляции, то есть замыкание фазного проводника на «Землю» вызывает рост тока замыкания до максимального значения, ограниченного защитными автоматами в цепи.

Такая защита во многих случаях достаточна для защиты самой нагрузки, но не является полной, например если изоляция разрушена не полностью и ток фаза-«Земля» недостаточен для срабатывания защитного автомата. Однако этого может привести к возникновению пожара или для опасного поражения током человека, а защитный автомат при этом не сработает (не обеспечит защитное отключения аварийного участка цепи).

Cистема имеет самый низкий уровень безопасности так как УЗО корректно установить невозможно.

Несмотря на опасность система продолжает использоваться в России в т.ч. на госпредприятиях. В России в настоящий момент вытесняется системой TNS.

Подробные замечания:

Рис.1. Нарушение изоляции в системе TNC

Возможные варианты:

• Человек коснулся фазного проводника и «Земли» одновременно.
• При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус (на «Землю»).
• Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус (на «Землю»).

 

Система TNS (TN-S). Нарушение изоляции в системе TNS

Общие замечания:

В системе TNS, с защитными токовыми автоматами, нарушение изоляции опасно. Разрушение изоляции, то есть замыкание фазного проводника на «Землю» вызывает рост тока замыкания до максимального значения, ограниченного защитными автоматами в цепи.

Такая защита во многих случаях достаточна для защиты самой нагрузки, но не является полной, например, если изоляция разрушена не полностью и ток фаза-«Земля» недостаточен для срабатывания защитного автомата. Тем не менее, этого тока может быть достаточно для возникновения пожара или для опасного поражения током человека, а защитный автомат при этом не сработает (не обеспечит защитное отключения аварийного участка цепи).

Максимальная степень безопасности может быть достигнута путём установки УЗО. Система является самой распространённой в мире. В России введена как стандарт.

Степень безопасности TNS выше чем TNC по следующим причинам (П1, П2):

• П1) защитные автоматы в TNS при срабатывании могут размыкать цепь полностью (как нейтраль так и фазы), защитная шина «Земли» PE продолжает при этом выполнять свои функции. В то время, как и в системе TNC при аварии могут быть разомкнуты только фазы.
• П2) Защитный проводник «Земля» PE выполняет только свои функции, то есть служит заземлением. В то время как в системе TNC защитный проводник выполняет сразу две функции:  заземления и нейтрали, что может привести к проблемам, например: нагрузка (ПК) будет «зависать» от помех из-за некачественного заземления, так как на заземляющем проводнике возникают наводки (помехи), вызванные текущим по нему току нагрузки.

Подробные замечания:

Рис.2. Нарушение изоляции в системе TNS

Возможные варианты:

• Человек коснулся фазного проводника и Земли одновременно.
• При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).
• Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).

 

Система TNСS (TN-C-S). Нарушение изоляции в системе TNСS

Общие замечания:

В системе TNS, с защитными токовыми автоматами, нарушение изоляции опасно. Разрушение изоляции, то есть замыкание фазного проводника на «Землю» вызывает рост тока замыкания до максимального значения, ограниченного защитными автоматами в цепи.

Такая защита во многих случаях достаточна для защиты самой нагрузки, но не является полной, например, если изоляция разрушена не полностью и ток фаза-«Земля» недостаточен для срабатывания защитного автомата. Тем не менее, этого тока может быть достаточно для возникновения пожара или для опасного поражения током человека, а защитный автомат при этом не сработает (не обеспечит защитное отключения аварийного участка цепи).

Система защиты имеет средний уровень безопасности, так как установив УЗО можно добиться достаточно высокой степени безопасности, но при этом остаётся проблема некачественного заземления из-за использования объединённой шины PEN.

Используется достаточно часто в России. В России в настоящий момент вытесняется системой TNS.

Подробные замечания:

Рис.3. Нарушение изоляции в системе TNCS

Возможные варианты:

• Человек коснулся фазного проводника и Земли одновременно.
• При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).
• Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).

 

Система TT

Основные принципы схемы TT:

• Нейтраль трансформатора заземлена.
• «Земля» / корпус нагрузки также заземлены.
• «Земля» трансформатора не связана кабелем с землёй нагрузки / потребителя (PE).

 

Нарушение изоляции в системе TT

Общие замечания:

Степень безопасности зависит от сопротивления между «Землей» трансформатора ТП и «Землей» потребителя. Если это сопротивление низкое, безопасность такая же как в TNS с УЗО. Если это сопротивление высокое, безопасность системы снижается, так как УЗО может не сработать.

Установка УЗО является общепринятой в системе TT. Данная система в России используется редко.

Подробные замечания:

Рис.4. Нарушение изоляции в системе TT

Возможные варианты:

• Человек коснулся фазного проводника и Земли одновременно.
• При затоплении (пожаре и др.) изоляция провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).
• Изоляция старого провода разрушена и фаза замкнулась на корпус («Землю»).

Показана стандартная схема ТТ с УЗО. Ток пробоя (нарушения) изоляции фазных проводов и нейтрального провода ограничен сопротивлением (импедансом) участка между «Землей» трансформатора и «Землей» потребителя.

Защита обеспечена Устройством защитного отключения (УЗО): повреждённый блок / участок отключается устройством УЗО как только порог тока ΔI УЗО помещённого перед данным блоком / участком будет превышен током утечки / пробоя изоляции (на землю) IL:

IL > ΔI

IL = UL / RL – ток пробоя / утечки / leakage

Условие надёжной работы УЗО:

R (CD) << 220 В / ΔI; для УЗО с ΔI=30мА: R (CD) << 7кОм.

R_(AB) =RL – сопротивление повреждённого участка (между точкой токоведущего проводника из которого произошла утечка на «землю» и «Землей»).

U_(AB) =UL – разность потенциалов между точкой токоведущего проводника (из которого произошла утечка на «землю») и «Землей» (напряжение пробоя).

R_(CD) – сопротивления между «Землей» трансформатора ТП и «Землей» потребителя.

Если R_(CD) мало (в норме), то при нарушении изоляции срабатывание УЗО будет обеспечивать безопасное отключение аварийного участка и свидетельствовать, что это место подлежит ремонту.

Если R_(CD) велико (не в норме) и УЗО работать не будет, то первое нарушение изоляции не приведёт к удару током, но отсутствие сработавшего УЗО не позволит обнаружить аварию и сделать своевременный ремонт, а второй пробой приведёт к аварии.

 

Система IT (Изолированная нейтраль)

Основные принципы схемы IT:

• Нейтраль трансформатора НЕ заземлена. Но не заземлена только теоретически. Фактически она заземлена посредством паразитных ёмкостей кабелей и / или принудительно через высокое сопротивление около 1.5 кОм («импедансно-заземлённая нейтраль»).
• Земля/корпус нагрузки заземлены.

 

Нарушение изоляции в системе IT

Подробные замечания:

Рис.5а. Одиночный пробой / нарушение изоляции в системах IT

Рис.5б. Двойной пробой / нарушение изоляции в системах IT

 

Если происходит первое нарушение изоляции на фазном проводнике, в месте нарушения развивается и протекает небольшой ток (между токоведущим проводником и «Землей»), обусловленный паразитными емкостями кабелей (и / или дополнительным принудительным высоким сопротивление Z_N Нейтраль-«Земля») (см. рис. 5а). Контактная разность потенциалов (напряжение пробоя) U_(A1B1) = U_L1 при этом достигает всего нескольких вольт и не опасно (ток также не опасен):

I_L1 = U_Ф / R_линии

U_L1 = R_L1 * I_L1

Первое нарушение изоляции не опасно в IT! То есть человек безопасно может коснуться одновременно фазы и «Земли »в IT.

R_L1 – сопротивление повреждённого участка (между точкой токоведущего проводника из которого произошла утечка на землю и «Землей».

R_линии – сопротивление линии, включающее паразитные емкостные сопротивления кабелей R_П и принудительное высокое разрядное сопротивление Нейтраль-«Земля» Z_N (если установлено).

U_L1 – разность потенциалов между точкой токоведущего проводника (из которого произошла утечка на землю) и «Землей» (напряжение пробоя).

U_ф – фазное напряжение трансформатора

I_L1 – ток пробоя / утечки / leakage.

 

Если происходит второе нарушение изоляции на другом фазном проводнике, в то время как первое нарушение ещё не устранено (см. рис. 5б), контактная разность потенциалов второго места нарушения (напряжение пробоя) равна U_L2 = √3*U_Ф-U_L1 может быть велика и опасна.

При малых сопротивлениях первого и второго повреждённых участков (R_L1, R_L2) значительный ток утечки может протекать по проводнику, соединяющему «земли» первого и второго повреждённого участков (корпуса нагрузок):

I_L1 = I_L2 = √3*U_Ф / (R_L1 + R_L2)

Второе нарушение изоляции опасно в IT!

Корпуса нагрузок приобретают потенциалы, обусловленные этим током. Таким образом, если КЗ на 1 участке не опасно то последующее КЗ на 2 участке так же опасно, как и в системах TN. Поэтому необходимо УЗО.

 

Обозначения:

• U_L1 (U_L2) – напряжение пробоя первого (второго) повреждённого участка.
• U_Ф – фазное напряжение трансформатора.
• I_L1 (I_L2) – ток пробоя/утечки 1 участка (2 участка).
• R_L1 (R_L2) – сопротивление 1 (2) повреждённого участка.

Совместное использование автоматов токовой защиты и УЗО обеспечивают в данных случаях необходимую защиту. В этом случае по безопасности система IT сравнима с TNS с УЗО, то есть срабатывание УЗО (аварийный участок отключается) свидетельствует о том, что произошло первое нарушение изоляции и позволяет его своевременно устранить.

Для надёжного срабатывания УЗО требуется установка принудительного сопротивления Z_N (Нейтраль-«Земля») обычно не более 1500 Ом. Без этого сопротивления первый пробой нельзя обнаружить (и своевременно устранить), если в системе других устройств нет (кроме УЗО и токовых автоматов – см. ниже).

Кроме этих возможностей, только система IT позволяет ещё сильнее повысить безопасность.

Дополнительно повысить степень защищённости можно установкой ПМИ / PIM (постоянного мониторинга изоляции / датчика изоляции). ПМИ представляет собой высокоомный амперметр (или вольтметр, подключенный параллельно Z_N), включаемый так же как и Z_N между Нейтралью и «Землей» ТП.

ПМИ позволяет:

• Точно фиксировать серьёзные пробои фаза – «Земля», вплоть до КЗ.
• Постоянно фиксировать состояние изоляции проводников в системе (медленное старение и ухудшение параметров изоляционного материала).

В отличие от остальных систем (TN, TT), это позволяет обнаружить первое нарушение изоляции, но не отключать аварийный участок (так как в IT первое нарушение изоляции не опасно), а довести работу на нём до конца, и только после ее завершения произвести штатное отключение и ремонт изоляции. Это особенно важно, например, для больниц и др. мест где важно не столько своевременно автоматически «отрубить» аварийную цепь, сколько заранее устранять все неисправности и исключать возможности внезапного неконтролируемого автоматического отключения цепей. Поэтому система IT введена во многих странах как стандарт для госпиталей, сооружений связанных с проводящими средами (водой, землёй и др. ), например, корабли, метро и др. мест требующих повышенной безопасности.

Таким образом под повышенной безопасностью системы IT понимается возможность безопасно обнаруживать и устранять аварии изоляции всех проводников в системе.

В IT системе установка токовых автоматов обязательна. УЗО устанавливаются в зависимости от особенностей нагрузок и применяемых Z_N и ПМИ.

Кроме этого, сами защитные цепи ПМИ дополнительно защищаются, например, на ТП с помощью разрядника или блока защиты от выбросов напряжения (surge limiter, surge suppresor).

 

 

Обозначения:

• SCPD (Short-Circuit Protection Device) – автомат защиты от короткого замыкания, токовый автомат, автоматический выключатель с термомагнитным расцепителем. Автомат размыкает цепь, если ток в цепи превысил паспортный номинальный ток автомата.
• RCD (Residual Current Devices) – УЗО, устройство защитного отключения, устройство разностного тока или более точное название: устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным (остаточным) током, сокращенно УЗО−Д) или выключатель дифференциального тока (ВДТ) или защитно-отключающее устройство (ЗОУ) – механический коммутационный аппарат, который при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения вызывает размыкание цепи нагрузки.
• PIM (permanent insulation monitor) – ПМИ постоянный мониторинг изоляции / датчик изоляции.
• Z_N optional impedance – дополнительное принудительное сопротивление Нейтраль-Земля на ТП.
• Surge Limiter (surge suppresor, surge arrestor) – разрядник или блок защиты от выбросов напряжения или блок защиты от перенапряжения.

 

Внимание!

Все вышеприведённая информация относится к защите пользователя, имеющего доступ только к изолированным проводам и электрооборудованию в защитном корпусе.

Пожалуйста помните, что более глубокое проникновение в электрооборудование может быть опасно для жизни, даже при самых безопасных системах заземления, при использовании автоматов, УЗО, датчиков изоляции и т.п.

Примеры тяжёлой опасности для человека:

 

Пример 1

Установлены: Любая система заземления. Любые устройства защиты в цепях переменного тока. ИБП 100 кВА – батареи в батарейном кабинете всегда под напряжением (в том числе. при отключенном ИБП) и опасны.
ВНИМАНИЕ! ВЫСОКОЕ ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!

 

Пример 2

Система IT. Есть автомат. Есть УЗО. Есть датчик изоляции. Есть изолированный коврик. Имеется любое устройство, например, электромотор, стабилизатор, ИБП 100 кВA. Касание (одновременное) человеком фазы и нейтрали или двух фаз на клеммной панели (или соответствующих проводов с нарушенной изоляцией) этого устройства опасно
ВНИМАНИЕ! ВЫСОКОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!
(УЗО не сработает, если человек находится на изолирующем коврике!)

 

Пример 3

Так же поражение человека может случиться вообще без касания им проводников под током, например гаечный ключ уроненный на клеммы сборки аккумуляторов 100 А·ч может сгореть как предохранитель с опасной световой вспышкой и поражая окружающее пространство брызгами металла.

 

Внимание!

Для обеспечения полной безопасности необходимо ещё 4 дополнительных условия:

1. Разработчик оборудования принял меры по обеспечению высокого уровня безопасности оборудования и его обслуживания.
2. Инженер, работающий с оборудованием, принял меры по обеспечению высокого уровня безопасности проводимых работ.
3. Окружающая среда в норме, например, температура, влажность в норме и нет опасности прорыва соседней водопроводной трубы и т.д.
4. Часы наработки оборудования не превысили опасный предел (вопрос времени).

 

–

Системы заземления TN-C, TN-S, TNC-S, TT, IT со схемами

Важнейшей частью проектирования, монтажа и дальнейшей эксплуатации оборудования и электроустановок является правильно выполненная система заземления. В зависимости от используемых заземляющих конструкций, заземление может быть естественным и искусственным.

Естественные заземлители представлены всевозможными металлическими предметами, постоянно находящимися в земле. К ним относится арматура, трубы, сваи и прочие конструкции, способные проводить ток. Но электрическое сопротивление и другие параметры, присущие этим предметам, невозможно точно проконтролировать, и спрогнозировать. Поэтому с таким заземлением нельзя нормально эксплуатировать любое электрооборудование. Нормативными документами предусматривается только искусственное заземление с использованием специальных заземляющих устройств.

Содержание

Классификация систем заземления

В зависимости от схем электрических сетей и других условий эксплуатации, применяются системы заземления TN-S, TNC-S, TN-C, TT, IT, обозначаемые в соответствии с международной классификацией. Первый символ указывает на параметры заземления источника питания, а второй буквенный символ соответствует параметрам заземления открытых частей электроустановок.

Буквенные обозначения расшифровываются следующим образом:

• Т (terre – земля) – означает заземление,
• N (neuter – нейтраль) – соединение с нейтралью источника или зануление,
• I (isole) соответствует изоляции.

Нулевые проводники в ГОСТе имеют такие обозначения:

• N – является нулевым рабочим проводом,
• РЕ – нулевым защитным проводником,
• PEN – совмещенным нулевым рабочим и защитным проводом заземления.

Система заземления TN-C

Заземление TN относится к системам с глухозаземленной нейтралью. Одной из его разновидностей является заземляющая система TN-C. В ней объединяются функциональный и защитный нулевые проводники. Классический вариант представлен традиционной четырехпроводной схемой, в которой имеется три фазных и один нулевой провод. В качестве основной шины заземления используется глухозаземленная нейтраль, соединяемая со всеми токопроводящими открытыми деталями и металлическими частями, с помощью дополнительных нулевых проводов.

Главным недостатком системы TN-C является потеря защитных качеств при отгорании или обрыве нулевого проводника. Это приводит к появлению напряжения, опасного для жизни, на всех поверхностях корпусов устройств и оборудования, где отсутствует изоляция. В системе TN-C нет защитного заземляющего проводника РЕ, поэтому у всех подключенных розеток заземление также отсутствует. В связи с этим для всего используемого электрооборудования требуется устройство зануления – подключение деталей корпуса к нулевому проводу.

В случае касания фазного провода открытых частей корпуса, произойдет короткое замыкание и срабатывание автоматического предохранителя. Быстрое аварийное отключение устраняет опасность возгорания или поражения людей электрическим током. Категорически запрещается использовать в ванных комнатах дополнительные контуры, уравнивающие потенциалы, в случае эксплуатации заземляющей системы TN-C.

Несмотря на то что схема tn-c является наиболее простой и экономичной, она не используется в новых зданиях. Эта система сохранилась в домах старого жилого фонта и в уличном освещении, где вероятность поражения электрическим током крайне низкая.

Схема заземления TN-S, TN-C-S

Более оптимальной, но дорогостоящей схемой считается заземляющая система TN-S. Для снижения ее стоимости были разработаны практические меры, позволяющие использовать все преимущества данной схемы.

Суть этого способа заключается в том, что при подаче электроэнергии с подстанции, применяется комбинированный нулевой проводник PEN, соединяемый с глухозаземленной нейтралью. На вводе в здание он разделяется на два проводника: нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N.

Система tn-c-s обладает одним существенным недостатком. При отгорании или каком-либо другом повреждении проводника PEN на участке от подстанции до здания, на проводе РЕ и деталях корпуса приборов, связанных с ним, возникает опасное напряжение. Поэтому одним из требований нормативных документов по обеспечению безопасного использования системы TN-S, являются специальные мероприятия по защите провода PEN от повреждений.

Схема заземления TT

В некоторых случаях, когда электроэнергия подается по традиционным воздушным линиям, становится довольно проблематично защитить комбинированный заземляющий проводник PEN при использовании схемы TN-C-S. Поэтому в таких ситуациях применяется система заземления по схеме ТТ. Ее суть заключается в глухом заземлении нейтрали источника питания, а также использовании четырех проводов для передачи трехфазного напряжения. Четвертый проводник используется в качестве функционального нуля N.

Подключение модульно-штыревого заземлителя осуществляется чаще всего со стороны потребителей. Далее он соединяется со всеми защитными проводниками заземления РЕ, связанными с деталями корпусов приборов и оборудования.

Схема TT применяется сравнительно недавно и уже хорошо зарекомендовала себя в частных загородных домах. В городах система ТТ применяется на временных объектах, например, торговых точках. Подобный способ заземления требует использования защитных устройств в виде УЗО и выполнения технических мероприятий по защите от грозы.

Система заземления IT

Рассмотренные ранее системы с глухозаземленной нейтралью хотя и считаются достаточно надежными, однако обладают существенными недостатками. Значительно безопаснее и совершеннее являются схемы с нейтралью, полностью изолированной от земли. В некоторых случаях для ее заземления применяются приборы и устройства, обладающие значительным сопротивлением.

Подобные схемы используются в системе заземления IT. Они наилучшим образом подходят для медицинских учреждений, сохраняя бесперебойное питание оборудования жизнеобеспечения. Схемы IT хорошо зарекомендовали себя на энергетических и нефтеперерабатывающих предприятиях, других объектах, где имеются сложные высокочувствительные приборы.

Основной деталью системы IT является изолированная нейтраль источника I, а также контур защитного заземления Т, установленный на стороне потребителя. Подача напряжения от источника к потребителю производится с использованием минимального количества проводов. Кроме того, выполняется подключение к заземлителю всех токопроводящих деталей, имеющихся на корпусах оборудования, установленного у потребителя. В системе IT нет нулевого функционального проводника N на участке от источника до потребителя.

Система TN-S и устройство контроля остаточного тока – Aktif Group

Нежелательные перебои в подаче электроэнергии и помехи всегда приводят к высоким затратам. Неважно, виновато ли это простое комнатное освещение или сбои в работе компьютерных систем. Причинами этого являются пробои изоляции, блуждающие токи, перегрузки на нейтральном проводе, вызванные гармониками, обрывы PE- и N-проводников, а также влияние электромагнитной совместимости. С другой стороны, существуют такие последствия, как нежелательные перебои в подаче электроэнергии, ущерб, вызванный пожаром, воздействие на системы защиты, необъяснимые сбои и повреждения телекоммуникационных, пожарной сигнализации и компьютерных систем, коррозия труб и систем молниезащиты. В зависимости от места повреждения могут быть вызваны расходы, которые легко могут достигать нескольких тысяч или даже сотен тысяч долларов. В этом отчете будут объяснены конкретные риски и причины повреждений, а также меры по предотвращению повреждений в современных электрических системах с Предусмотрены устройства контроля остаточного тока (RCM).

Нарушения изоляции

Происходят повреждения изоляции e. грамм. в результате механических, термических или химических повреждений электроизоляции. Но также загрязнение, влага или ущерб, вызванный окружающей средой (животными и растениями), могут повредить изоляцию, так что нежелательный ток утечки будет протекать через место повреждения.

Величина тока определяется напряжением сети, сопротивлением заземления и пробоя изоляции RF.

Этот ток короткого замыкания IF может протекать между активными проводниками через повреждение изоляции RF и/или через токопроводящие части на землю. Если ток достаточно велик (короткое замыкание или замыкание на землю), срабатывает подключенное защитное устройство, и неисправное оборудование или часть системы отключается от системы. Если тока короткого замыкания IF недостаточно для срабатывания системы защиты (неполное короткое замыкание или замыкание на землю), существует непосредственная опасность пожара, когда энергия короткого замыкания превышает значение около 60 Вт в месте повреждения (около 260 мА). / 230 В). В целях безопасной и надежной защиты можно использовать устройство защитного отключения (УЗО), которое обеспечивает надежное отключение в опасных ситуациях, например, при падении напряжения. с номинальным остаточным током ниже 300 мА.

В частности, в компьютерных системах сбой вызывает серьезные последствия. Поэтому УЗО обычно не используются в этой области. Далее: Часто используются ИБП-системы, которые могут выдерживать только ограниченный ток короткого замыкания; поэтому они не могут сработать предохранители или автоматические выключатели, потому что условия отключения не могут быть выполнены. В результате могут наблюдаться высокие токи короткого замыкания с критическими значениями для защиты людей и риска возникновения пожара.

В дополнение к обычным защитным устройствам рекомендуется использовать RCM (мониторы остаточного тока) в соотв. IEC 62020 Эти устройства могут обеспечивать выборочный контроль отдельных устройств или контроль частей системы и, опционально, предварительную аварийную информацию до того, как будет достигнуто значение срабатывания защитного устройства. В сочетании с автоматическим выключателем отключение может выполняться при определенных условиях.

Рисунок 1: резистивная изоляция

Блуждающие токи

Несмотря на то, что система TN-S уже некоторое время продвигается (из соображений ЭМС) (IEC 60364-5-548), Электроустановки зданий – Часть 5: Выбор и монтаж электрооборудования – Раздел 548: Заземление и выравнивание потенциалов для установок информационных технологий»; IEC 60364-4-444, Электрические установки зданий. Часть 4. Защита для обеспечения безопасности. Глава 44. Защита от электромагнитных помех (ЭМП) в установках зданий), практика часто отличается. Системы в основном спроектированы с учетом защиты людей и оптимизации затрат, так что N-проводник из специального сечения (медь 10 мм2) можно соединить вместе с PE в PEN-проводник. Вот почему ток в обратном пути (N-проводник) может разделяться через все заземляющие соединения и проводники уравнивания потенциалов, так как N-проводник в каждом напольном распределении подключен к системе PE. В результате этого через все здание через все токопроводящие (металлические) части (например, водопроводные трубы, трубы отопления, трубопроводы) протекают высокие уравновешивающие токи, которые могут частично привести к сильным электромагнитным полям, вызвать неопределенные неисправности, которые трудно устранить. размещать в электронных схемах. В дальнейшем может развиться коррозия на водопроводных трубах систем пожаротушения. Этот эффект усугубляется гармониками в проводнике N/PEN.

Рисунок 2: В системе TN-C обратный ток разделяется на мосту N-PE, затем течет обратно через PEN-проводник и не определяется через сетевые проводники. При обрыве PEN-проводника все подключенные устройства находятся под угрозой.

Поэтому при использовании систем электронной обработки данных всегда следует отдавать предпочтение системе TN-S. Обратные токи от многих отдельных электрических устройств могут быть аккуратно направлены к источнику питания, а блуждающие токи не могут вернуться к нейтрали трансформатора через заземление. N-проводник может иметь только одно соединение с системой заземления (предпочтительно в распределительной сети низкого напряжения).

Рис. 3: В случае отсутствия тока утечки через PE точки P1 и P2 имеют одинаковый потенциал.

Это соединение должно быть оснащено трансформатором тока и RCM, который постоянно контролирует соединение и подает сигнал тревоги в случае превышения заданного порога. Кроме того, RCM должен контролировать систему PE, чтобы проверить ситуацию с нагрузкой в ​​системе.

Требования к системе TN-S можно найти в IEC 60364-5-548: 1996-02 — Раздел 548: Заземление и эквипотенциальное соединение для установок информационных технологий и IEC 60364-4-444: 1996-04 — Глава 44: Защита от электромагнитных помех (ЭМП) в установках зданий), для здания, в котором предполагается использование информационных технологий, требуется правильно установленная система TN-S.

Результат

Электрическая безопасность обязательна. Безопасное и надежное использование электроэнергии в различных секторах требует высокой степени электробезопасности. Помимо защиты персонала, нашей основной задачей является повышение защиты от материального ущерба и пожара, а также повышение надежности эксплуатации.

Ссылки

[1] W. Hofheinz: Мониторинг тока короткого замыкания в электрических установках
[2] Bender Техническая информация №: 03

Harun Öndül-  Менеджер по продажам –  Aktif Mühendislik

Система заземления TNS: объяснение, преимущества, схемы

Система заземления TN-S (или система TN-S): распределительная система, в которой одна часть источника питания, находящаяся под напряжением, заземлена, а открытые проводящие части электроустановки соединены с заземленной частью источника питания с помощью провода защитного заземления (PE) [определены в IEC 60364-1].

BS7671 дает следующее определение: система, имеющая отдельные нейтральный и защитный проводники по всей системе.

Значение букв T, N, S

Буквенные коды, используемые для обозначения типов систем заземления, имеют следующие значения.

Первая буква  определяет наличие или отсутствие заземления токоведущих частей источника питания:

• Т  – заземлена одна токоведущая часть источника питания.

Могут быть предусмотрены дополнительные заземляющие проводники PEN, PEM, PEL и защитный заземляющий проводник (PE) в электрической распределительной сети (при наличии).

Вторая буква указывает на наличие заземления открытых токопроводящих частей электроустановки или наличие электрического соединения между открытыми токопроводящими частями и заземленной токоведущей частью источника питания:

• N – открытые -токопроводящие-части имеют непосредственную связь с заземленной токоведущей частью источника питания, выполненную проводниками PEN, PEM, PEL или защитными заземлителями (PE).

После букв N указывают, как выполняется электрическое соединение между заземленной токоведущей частью источника питания и открытыми токопроводящими частями электроустановки в распределительной сети, а также назначают особенности расположения проводников, несущих вне функций защитного заземляющего провода (PE) и нейтрального (N), среднего (M) или заземленного провода (LE) в системе распределения:

• S – указанное соединение обеспечивается по всей системе распределения посредством средства защитного заземления (PE). Функции защитного заземляющего проводника и нулевого, среднего или заземленного линейного проводника обеспечиваются во всей распределительной сети с помощью отдельных проводников – защитного заземляющего проводника и нейтрального, промежуточного или заземленного линейного проводника;

Описание системы заземления TN-S

В системе заземления типа TN-S (см. рис. 1) заземлена одна часть источника питания, находящаяся под напряжением, обычно нейтраль трансформатора. Открытые токопроводящие части электроустановки здания имеют электрическое соединение с заземленной частью источника питания, находящегося под напряжением. Защитные провода PE используются для обеспечения этого соединения во всей системе распределения электроэнергии – как в распределительной сети низкого напряжения, так и в электроустановке здания.

С заземлением системы типа TN-S можно достичь более высокого уровня электробезопасности в электроустановках зданий, чем с заземлением системы типа TN-C. Более высокий уровень электробезопасности обусловлен в первую очередь применением защитных проводников, по которым в нормальных условиях протекают токи утечки. Их значения намного ниже токов нагрузки, которые обычно протекают по PEN-проводникам.

Слабые электрические токи оказывают меньшее негативное влияние на электрические контакты в цепях защитных проводников. Поэтому вероятность потери электрической непрерывности в цепи защитного проводника значительно ниже, чем в PEN-проводнике.

В настоящее время в некоторых странах мира (например, в России) система TN-S практически не используется. Он также будет иметь ограниченное проникновение в будущем из-за более дорогих сетей распределения электроэнергии. Для реализации системы TN-S в распределительной электрической сети низкого напряжения следует применять воздушные линии и подземные кабельные распределительные сети, имеющие на один провод больше, чем это необходимо при реализации систем TN-C, TN-C-S и TT.

Однако, если трансформаторная подстанция встроена в здание, система распределения электроэнергии не будет иметь распределительной линии. Поэтому целесообразно выполнять рассматриваемую систему с заземлением системы типа TN-S. Электромонтаж частного дома на одну семью, подключенного к собственной близлежащей трансформаторной подстанции, также может быть легко выполнен с системой заземления типа TN-S.

В электроустановках зданий, содержащих большое количество оборудования для обработки технологической информации, международными нормами рекомендуется использовать систему заземления типа TN-S. Та часть электроустановки здания, которая имеет собственное электроснабжение, используемое в основном для питания аппаратуры обработки информации, должна соответствовать системе заземления типа TN-S.

Примеры схем системы заземления TNS

Схема 1. Система TN-S 3-фазная 4-проводная

На схеме 1 показаны:

• 1- заземление источника питания
• 2 – устройство заземления электроустановки здания
• 3 – открытые токопроводящие части
• 4 – защитный контакт штепсельной розетки
• ТП – трансформаторная подстанция
• УК – подземный кабель
• ВЛ – воздушная линия

Схема 2.