Система заземления соединяет определенные компоненты системы электроснабжения зданий, сооружений и подстанций (обычно проводящей поверхностью оборудования) с землей для обеспечения безопасности.
Другими словами, в случае неисправностей в цепи питания ток должен сразу направляться по заземляющему проводнику в землю, чтобы избежать вреда владельцу или пользователям объекта. Однако заземление имеет несколько назначений.
Системное заземление
Системное заземление обеспечивает электробезопасность всей системы электроснабжения, не связанной с коротким замыканием. Оно предотвращает накопление статического электричества и защищает от перепадов напряжения, вызванных ударами молнии. Статическое электричество может накапливаться, например, в результате трения, когда ветер дует на радиомачту.
Системное заземление обеспечивает эквипотенциальное соединение со всеми металлическими элементами, чтобы избежать разницы потенциалов между ними. Наличие Земли в качестве общей точки ограничивает разность потенциалов электрической системы и напряжением питания.
Заземление электрооборудования
Заземление оборудования обеспечивает электробезопасность при его неисправностях. Оно предотвращает повреждения оборудования и защиту от поражения электрическим током. С технической точки зрения, этот вид заземления не является настоящим заземлением.
Когда силовой проводник контактирует с заземленной поверхностью в устройствах, устройство автоматического отключения (УЗО, дифавтомат) отключает эту фазу.
Функциональное заземление
Функциональное заземление не предназначено для электробезопасности. Оно, например, используется для фильтрации электромагнитных помех.
В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) в пункте 1.7.3 описаны различные системы заземления.
Система TN-C
Название данной системы расшифровывается как «Terre-Neuter-Combined» – это система с глухозаземленной нейтралью и объединенными в одном проводнике PEN «ноль» и «земля».
Это самая старая схема, появившаяся в самом начале электрификации в первые пятилетки Советского Союза. TN-C представляет собой четырехпроводную систему электроснабжения – три фазных (линейных) проводника и нейтраль.
В данной схеме отсутствует защитное заземление, а ноль соединен со средней точкой звезды трансформатора. Прикосновение к нейтрали безопасно. Однако в случае обрыва нулевого провода в участке между вводом в дом и подстанцией на нем может возникнуть высокое напряжение. Поэтому при ремонте электропроводки в старых зданиях необходимо отключать оба проводника.
Заземлить корпуса оборудования при такой схеме подключения невозможно из-за отсутствия отдельного заземляющего провода, а подключение корпуса прибора к нейтрали приведет к занулению. Осуществлять такое соединение в настоящее время запрещено (ПУЭ п.1.7.132), поэтому для повышения безопасности потребителей применяется система TN-S.
Система TN-S
Это современная пятипроводная система электроснабжения, расшифровываемая как «Terre-Neuter-Separated». Схема включает в себя глухозаземленную нейтраль и разделенные проводники «ноль» и «земля», к трем фазным проводникам добавлен еще один заземляющий проводник РЕ.
В этой схеме рабочее и защитное заземление разделены на участке от места подключения к нейтрали в трансформаторе до потребителя. В системе TN-S ток по заземляющему проводнику протекает только в аварийных ситуациях, что обеспечивает более высокий уровень защиты от электричества.
Так как полная замена четырехпроводной системы TN-C на пятипроводную схему TN-S требует значительных материальных (финансовых) и временных затрат, был разработан другой вариант — TN-C-S, позволяющий повысить безопасность без необходимости замены всей проводки в старых зданиях.
Система TN-C-S
Название системы TN-C-S переводится как «Terre-Neuter-Combined-Separated». Здесь имеется глухозаземленная нейтраль и подключенное к ней заземление. Разделение происходит во вводном щитке в здании до подключения кабеля к вводному автомату.
Обязательным требованием к такой системе является заземление места разделения «нуля» и «земли» путем его подключения к контурному заземлению в здании.
Система TT
Это самая простая и не самая надежная схема. Ее название расшифровывается как «Terre-Terre» — глухозаземленная нейтраль и независимое заземление. В этой схеме заземляющий проводник не контактирует с электропроводкой и подключается непосредственно к контурному заземлению, расположенном рядом со зданием.
Фактически, эта схема представляет собой независимое заземление электрооборудования на объекте с высокими требованиями к качеству монтажа заземляющего контура (минимальное сопротивление 32 Ом).
Данная система используется для заземления удаленных насосов и других электродвигателей, подключенных через пускатель или автомат. Еще одно применение этой схемы — заземление частных домов и временных сооружений, когда невозможно подключить заземление к нулевому проводнику.
В данной схеме может возникнуть ситуация, при которой ток утечки из-за высокого сопротивления заземления будет ниже установленного значения в автомате, поэтому установка УЗО в этой схеме является обязательной согласно ПУЭ (пункты 7.1.72 и 1.7.59)
Система IT
Это система с изолированной нейтралью, расшифровываемая как «Isole-terre» или изолированная нейтраль и независимое заземление. В некоторых случаях заземление оборудования может отсутствовать. В этой системе отсутствует контакт между проводкой и заземлением.
Система считается безопасной и характеризуется минимальным уровнем помех. Она применяется для питания и заземления особо чувствительного оборудования, а также используется при питании от переносного генератора с незаземленной сетью 220 В и при подключении электроприборов к разделительным трансформаторам.
Как видно, использование некоторых схем электроснабжения предполагает наличие надежного местного заземления на объекте, в доме. Обычно его делают рядом с домом в виде «треугольника» из заглубленных и вбитых в грунт стальных уголков, с обвязкой сваркой.
Важно измерить сопротивление такого заземления, оно должно быть не выше 32 Ом. Если используется система электроснабжения TN-C-S, то заземление, как было упомянуто, обязательно — если электрические сети в поселке устарели и существует риск обрыва «нуля». Это необходимо для предотвращения перекоса фаз и появления 380 В в вашей розетке.
Также из этих схем видно, что существует различие между заземлением и занулением. Заземление и зануление предназначены для защиты от поражения электрическим током, но основываются на разных принципах защиты.
Заземление — это электрическое соединение определенных элементов электрической сети с землей. Эта мера необходима для обеспечения безопасности путем направленного отвода тока в землю и применяется в системах с изолированной нейтралью.
Зануление представляет собой электрическое соединение необслуживаемых металлических частей электротехнического оборудования с нулевым защитным проводником. Оно создает контролируемое короткое замыкание, что позволяет быстро отключить поврежденный участок (с использованием УЗО или дифавтомата). Зануление используется в системах с глухозаземленной нейтралью.
Таким образом, основное различие между заземлением и занулением заключается в том, что первое не отключает устройство от электросети, но снижает напряжение на его корпусе до безопасного уровня, тогда как второе приводит к полному отключению устройства и прекращению подачи электричества.
Какие системы электроснабжения и заземления применяются в различных странах?
— В Великобритании правила электробезопасности запрещают питание по схеме TN-C. Каждая нейтраль должна быть подключена к земле. Потребителям запрещается объединять заземление и нейтраль в своих установках.
— В Национальном электрическом кодексе США и Канады указано, что питание от распределительного трансформатора должно осуществляться по системе TN-C-S. Та же схема применяется в Аргентине, Австралии, Израиле и Новой Зеландии, но потребители должны обеспечивать свои собственные подключения к заземлению. Во Франции, Дании, Японии и Малайзии используется схема TT, хотя в редких случаях могут быть разрешены TN-C-S.
— В Австралии используется система заземления с множественным заземлением нейтрали (MEN). Для низковольтного (например, бытового) потребителя это означает TN-C-S, при котором нейтраль подключается к земле несколько раз между питающим трансформатором и установкой потребителя, а разделение нейтрали на землю происходит от главного распределительного щита.
— В Индии питание обычно осуществляется через систему TN-S. Нейтраль имеет двойное заземление на каждом распределительном трансформаторе.
— В Норвегии широко применяется система IТ с напряжением 230 В между фазами (70% всех домохозяйств). Однако новые жилые районы в основном строятся с использованием TN-C-S.
Как видно, наш ПУЭ основан на международном опыте, и рекомендованная в нем система заземления является наиболее распространенной и безопасной.