Системы заземления TN, TN-C, TN-C-S, TN-S, TT, IT: достоинства и недостатки
На чтение 7 мин. Просмотров 95 Опубликовано Обновлено
Заземление – это важный технологический процесс, который защищает человека от случайного поражения электрическим разрядом во время работы бытовой техники или электрических приборов. Для замены проводки, ее ремонта или модернизации предварительно нужно ознакомиться с системой заземления, которая применена в конкретном строительном сооружении. От этого по окончании работ будет зависеть безопасность домочадцев, а также эксплуатация оборудования.
Классификация систем заземления
Заземление в частном домеСуществует несколько видов систем заземления, которые были разработаны Международной электротехнической комиссией и приняты Госстандартом РФ. Все они перечислены и подробно описаны в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ).
- Система TN и три подвида;
- Система ТТ;
- Система IТ.
Их основное отличие заключается в используемом источнике электроэнергии, а также способы заземления электрических приборов. Классификации систем заземления обозначаются буквами по определенному принципу.
По первой букве удается определить, каким образом заземлен источник питания:
- Т – непосредственное соединение нулевого рабочего проводника источника электроэнергии (нейтрали) с землей.
- I – с землей в данном случае соединена нейтраль источника электроэнергии исключительно через сопротивление.
Вторая буква в аббревиатуре указывает на заземление в проводящих отрытых частях здания:
- Т — свидетельствует о раздельном (местном) заземлении источника питания и электрических приборов.
- N – источник электроэнергии заземлен, но потребители заземлены только через PEN-проводник.
Буква N определяет функциональный способ, суть реализации которого заключается в устройстве нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:
- С – функции обоих проводников действуют благодаря общему проводнику под названием – PEN.
- S – свидетельствует о том, что рабочий нулевой проводник (N) и защитный (PE) раздельные.
Системы заземления также делятся на рабочие и защитные. Первое предназначено для безопасной и производительной работы всех электрических приборов, суть последнего – обеспечить полную безопасность в процессе эксплуатации этих приборов.
Значения напряжения и тока могут достигать критических отметок лишь по двум причинам – неправильное использование оборудования и удар молнии.
Естественные и искусственные виды заземления
Естественное заземление — конструкции непосредственно соприкасающиеся с землейВ качестве естественной защиты используются:
- Свинцовые оболочки кабелей, проложенные в траншеях под землей; рельсовые пути неэлектрифицированных подъездных путей, железных дорог и т.д.
- Железобетонные и металлические конструкции любых строительных сооружений, которые непосредственно соприкасаются с землей.
- Проведенные под землей водопроводные и канализационные магистрали. Нельзя использовать металлические трубы, по которым проходят взрывоопасные и горючие вещества.
Как правило, для искусственных заземлителей используют горизонтальные и вертикальные электроды. Роль вертикальных может играть прутик или стальная труба, длиной не менее 3 метров. Суть реализации состоит в том, чтобы верхние концы погрузить в землю и соединить полоской из стали, используя сварочный аппарат. Такая технология образует контур заземления.
Для безопасного использования электрических приборов должны быть использованы естественные заземлители. Их применение позволяет сэкономить семейный бюджет и время, поскольку нет необходимости сооружать искусственные заземлители. Если естественный вид удовлетворяет все требования ПУЭ по сопротивлению растекания, искусственное можно не сооружать.
Сравнение искусственного и естественного контура
Трубопроводы, находящиеся в земле, выполняют роль естественного заземлителяЕстественный контур – это две и более металлические конструкции, которые контактируют с почвой для безопасного использования бытовой техники.
Естественное заземление также делится на следующие разновидности:
- Трубопроводы, предназначенные для различных целей, находящиеся в земле.
- Арматура строительных сооружений, которая погружается в слои грунта.
Данные типы защитного контура обязательно должны быть связаны с объектом минимум двумя элементами. Как правило, их устанавливают в разных частях конструкции.
В качестве естественной защиты запрещается использовать:
Искусственный контур – это специальные конструкции, изготовленные из металла. Для работы их погружают в слои грунта. Наиболее распространенные примеры искусственных защитных контуров:
- Металлические полотна, заложенные в землю. Им могут быть свойственны разные формы и размеры.
- Стержни, уголки, трубы и стальные балки, помещенные в землю.
Каждый элемент искусственного контура в обязательном порядке должен иметь коррозиестойкие электрические проводники, изготовленные из цинка или меди.
Типы искусственного заземления
Основной регламентирующий документ в России, который позволяет использовать разные системы заземления — ПУЭ пункт 1,7. Он был разработан с учетом способов устройства заземляющих систем, их классификации и принципов. Документ утвержден специальным протоколом Международной электротехнической комиссии.
Сокращенные названия существующих систем являются сочетаниями первых букв французских слов.
- Т – заземление.
- N – подсоединение к нейтрали.
- I — изолирование.
- С – соединение рабочего и защитного нулевых проводников в один провод.
- S – раздельное использование защитного и рабочего нулевых проводников.
Чтобы понять, в чем заключаются отличия и способы реализации, нужно ознакомиться с каждой разновидностью более детально.
Устройство заземления TN
Самый распространенный вид заземляющих систем. Суть его заключается в соединении нулей с землей вдоль всей длины.
Этот тип имеет еще одно альтернативное название – снабжение глухозаземленной нейтрали.
Для реализации способа требуется технологично вбить в вертикальном положении группу штырей в землю, чтобы глубина залегания была не менее 2,5 метров. Все штыри должны быть соединены друг с другом при помощи кабеля и полоски в единый контур жилого дома.
Система TN-C
Достаточно устаревшая система, которая все еще используется в старых жилых фондах. Суть защиты заключается в том, что ноль N играет также роль защитного провода РЕ, две функции совмещены в одном проводнике. Преимущество этого способа заключается в простоте реализации и бюджетном изготовлении, предназначен для электрических приборов мощностью не более 1000 В.
На сегодняшний день этот тип несет потенциальную опасность, поскольку не имеет ни единого отдельного проводника. Если при аварийной или нештатной ситуации обрывается нулевой провод, весь электрический потенциал концентрируется на приборах, а это уже несет опасность для здоровья и жизни человека, есть вероятность образования пожара.
Система TN-S
TN-SВ проектируемых новых зданиях используется новая заземляющая система. Суть ее реализации заключается в присутствии отдельного провода фазы, нейтрали и защитного проводника. Проводники РЕ и N – отдельные составляющие системы электроснабжения.
Из принятых и утвержденных способов заземления электрической сети система TN-S считается самой безопасной и надежной. Из недостатков следует выделить дороговизну.
Система заземления TN-C-S
Система заземления TN-C-SДанная заземляющая система вобрала в себя лучшие качества своих предшественников и частично исключила их недостатки. Способ относительно прост в реализации, еще одно достоинство вида – можно реализовать во время реконструкции и модернизации устаревших зданий. Смысл состоит с организации системы TN-C, здесь разделяют нейтральный провод на два проводника N и PE, далее начинает реализовываться способ TN-S.
Однако по-прежнему не решена проблема защитного контура системы ТN-С. Если шина обрывается, весь электрический потенциал концентрируется на бытовых приборах. Бороться с этим недостатком можно с помощью вспомогательных конструкций, например, реле напряжения, которое способно автоматически проводить аварийное отключение приборов от сети.
Функциональное заземление типа ТТ
Функциональное заземление используется в тех условиях, когда организовать заземляющий контур типа ТN попросту невозможно. Суть реализации заключается в двух разделенных заземляющих устройствах. Чаще всего применяют при прокладке воздушных линий электропередач. Также его используют при аварийном состоянии нулевых проводников.
Особенность защиты человека от поражения током заключается в обязательной установке и использовании прибора защитного отключения с дифференциальным током не более 30 мА.
Заземляющая схема IT
Система используется исключительно на горных выработках, например, шахтах или карьерах. Особенности использования электрического оборудования на подобных предприятиях таковы, что обеспечить качественный защитный контур там попросту невозможно.
Заземляется только нейтраль трансформатора с помощью контрольно-измерительных приборов, которые выполняют функции защиты от утечки электроэнергии. Если приборы улавливают избыточное энергопотребление, происходит аварийное отключение приборов.
Основное назначение заземления – сделать использование электрических приборов безопасным, а также продлить их эксплуатационный срок. Не стоит пренебрегать проектированием и сооружением заземления, это неоправданный риск.
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.
Системы заземления TN,TT,TN-C,TN-S,TN-C-S, IT | elesant.ru
Основные понятия в теме типы заземления
Чтобы разобраться с системами заземления определюсь с основными понятиями, которые будут использоваться в этой статье.
Вы, конечно, можете прочитать пункты 1.7.3-1.7.7 главы 7, ПУЭ, если любите первоисточники. Здесь я не буду переписывать ПУЭ, просто расскажу, что нужно понимать под отдельными словами в этой статье.
Прежде всего, что такое заземление эклектической сети, по сути
Заземление электрической сети это соединение всех открытых для прикосновения токопроводящих частей электроприборов (например, корпусов) и доступной арматуры (например, металлические водопроводные трубы) с землей (в буквальном смысле).
Зачем нужно заземление?
Земля, вернее проводящая часть земли, имеет нулевой электрический потенциал в любой своей точке. Части электроприборов, по которым в нормальном режиме не протекает электрический ток, совершенно безопасны для человека. Другая ситуация в аварийной ситуации при которой по корпусу бытового прибора начинает течь ток. В такой аварийной ситуации прикосновение к корпусу будет представлять серьезную опасность для человека. Именно для защиты человека от поражения электрическим током, а также для защиты от последствий электроаварий (например, пожара) и предназначено ЗАЗЕМЛЕНИЕ.
Почему заземление защищает человека?
Как я сказал, проводящая часть Земли имеет нулевой электрический потенциал. Если на стороне проводника соединенного с землей возникает электрический потенциал (возникает аварийная ситуация), то он будет стремиться сравняться с нулевым потенциалом земли и ток потечет по направлению земли. Специальный электроприбор, отвечающий за аварийное отключение электропитания, также соединен с землей. Между аварийным проводником и устройством защиты возникает электрическая цепь, которая и отключает аварийный участок от электропитания.
Но эта схема защиты сработает, если все элементы электросети соединены с землей. Причем говоря обо всех элементах сети, имеется в виду элементы сети от генераторов подающих электропитания до простой розетки в квартире.
При этом. Схема, по которой сделано заземление основного генератора (источника) электропитания электросети должна совпадать со всеми схемами заземления этой сети.
Вернее наоборот. Схемы заземления сети должны соответствовать схеме заземления источника электропитания.
Разделяют три основные системы заземления электросети TN;TT; IT
Система заземления TN (открытые части соединены с нейтралью)
При системе заземления TN одна точка источника питания электрической сети соединяется с землей при помощи заземляющего электрода и заземляющих проводников. Заземляющий электрод имеет непосредственный контакт с землей. При системе заземления TN открытые проводящие части соединяются с нейтралью, а нейтраль соединяется с землей.
Система TN-C
Если нейтраль объединена с защитными проводами (землей) на всем протяжении электросети, такая система называется и обозначается TN-C.
Система TN-S
Если нейтраль и защитный проводники разделены на всем протяжении электросети, а объединяются только у источника питания, такая система называется TN-S.
Система заземления TN-C-S
Система заземления, при которой разрешено применение и системы заземления TN-C (4-х/2-х проводной) и системы заземления TN-S (5-ти/3-х проводной).
Важно! При системе заземления TN-C-S, запрещено использовать систему TN-C ниже системы TN-S,так как любой обрыв нейтрали в системе TN-C приведет к обрыву защитного провода после системы TN-S.(смотри рисунок)
Система заземления TT-заземленная нейтраль
При системе заземления ТТ средняя точка источника питания соединяется с землей. Все проводящие части электросети соединяются с землей через заземляющий электрод отличный от электрода источника питания. При этом зоны растекания обоих электродов могут пересекаться.
Система заземления IT –изолированная нейтраль
При системе заземления IT полностью изолирована для всей электросети или сопротивление соединения с землей стремится к бесконечности.
На этом все! Относитесь к электрике с почтением!
©Elesant. ru
Другие статьи раздела: Электрические сети
Как выполнить электроустановку здания с типом заземления системы TN-С: y_kharechko — LiveJournal
В Интернете и, в частности, в Дзен опубликовано много статей, дезинформирующих читателей о системах TN-C, TN-C-S, TN-S, TT, IT. Анализ некоторых статей с грубыми ошибками опубликован мной см.:«Системы заземления TN-C (S) для чайников …» – дезинформация от Заметки Электрика;
«Системы заземления для чайников: TN-S, TN-C, TN- C-S и TT …» – дезинформация от Заметки Электрика;
«Виды заземления: TN-C и TN-S, TN-C-S, TT и IT …» – дезинформация от Строительный журнал САМаСТРОЙКА;
«Системы заземления для чайников: TN-S, TN-C, TN-C-S и TT …» – дезинформация от Электрика для всех;
Авторы не знают современные требования к системам TN-C, TN-C-S, TN-S, TT, IT. Они ссылаются на устаревшие требования ПУЭ, в которых допущены многочисленные ошибки (см. статью ПУЭ, глава 1.7: системы).
При этом авторы демонстрируют незнание терминологии и требований ПУЭ. Они не способны корректно информировать читателей, нанося им существенный вред своей дезинформацией.
Рассмотрим, что представляет собой система TN-C, как выполнить электроустановку здания с типом заземления системы TN-C.
В своде правил СП 437.1325800.2018 (см. статью СП 437.1325800.2018 не пригоден для проектирования электроустановок зданий) система TN-C определена так:
Процитированное определение сформулировано мной на основе следующих требований ГОСТ 30331.1 (см. статьи О новом ГОСТ 30331.1–2013, О переиздании ГОСТ 30331.1–2013):
Эти требования были уточнены мной (курсив) на основе предложений, изложенных в книге Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий.
При типе заземления системы TN-C (рис.) заземлена одна из частей источника питания, находящихся под напряжением, обычно – нейтраль трансформатора. Открытые проводящие части электроустановки здания имеют электрическое соединение с заземлённой частью источника питания, находящейся под напряжением. Для обеспечения этого соединения и в низковольтной распределительной электрической сети, и в электроустановке здания обычно применяют PEN-проводники.
При типе заземления системы TN-C PEN-проводник обычно разделяют на защитный и нейтральный проводники на зажимах стационарного электрооборудования. Если переносное и передвижное электрооборудование класса I подключают с помощью штепсельных розеток, PEN-проводник разделяют в штепсельной розетке.
Рис. Система TN-C трёхфазная четырёхпроводная: 1 – заземляющее устройство источника питания; 2 – заземляющее устройство электроустановки здания; 3 – открытые проводящие части; 4 – защитный контакт штепсельной розетки
При применении типа заземления системы TN-C в электроустановках зданий нельзя обеспечить такой же уровень электрической безопасности, как при использовании типов заземления системы TN-C-S и TN-S. Больший уровень электробезопасности в системах TN-C-S и TN-S, прежде всего, достигается вследствие использования в электроустановках зданий отдельных защитных проводников, по которым в нормальных условиях протекают токи утечки (см. статью Понятие «ток утечки»). Их значения существенно меньшие значений токов нагрузки, которые обычно протекают по PEN-проводникам. Незначительные электрические токи оказывают меньшее негативное воздействие на электрические контакты в цепях защитных проводников. Поэтому вероятность потери непрерывности электрической цепи у защитного проводника существенно меньше, чем у PEN-проводника.
При реализации системы TN-C сечения PEN-проводников в электрических цепях электроустановки здания не может быть меньше 10 мм2 – медных и 16 мм2 – алюминиевых. При этом сечение фазных проводников в конечных цепях освещения обычно равно 1,5 и 2,5 мм2, в конечных цепях штепсельных розеток – 2,5 мм2.
См. также статьи:
Как выполнить электроустановку здания с типом заземления системы TN-S;
Как выполнить электроустановку здания с типом заземления системы TN-С-S;
Как выполнить электроустановку здания с типом заземления системы TT;
Как выполнить электроустановку здания с типом заземления системы IT;
Как в части электроустановки здания выполнить систему IT;
Как выполнить системы TN-C, TN-C-S и TT при подключении к одной распределительной электрической сети;
Как реконструировать электроустановку старого многоквартирного жилого дома в систему TN-С-S.
«Системы заземления TN-C (S) для чайников …» – дезинформация от Заметки Электрика | Yury Kharechko
На канале Заметки Электрика 25 сентября 2020 г. опубликована следующая статья:
Содержание статьи свидетельствует о некомпетентности лица, её подготовившего. Рассмотрим статью более подробно.
Во введении статьи автор указывает:
Автор настаивает на существовании «системы заземления», соответствующей требованиям п. 1.7.100–1.7.103 ПУЭ. Это является дезинформацией, поскольку:
в требованиях главы 1.7 ПУЭ нет систем заземления;
п. 1.7.100−1.7.103 ПУЭ названы «Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью» и содержат требования к заземляющим устройствам см. статью «В требованиях п. 1.7.100–1.7.120 главы 1.7 ПУЭ к заземляющим устройствам допущены ошибки. Их следует изменить».
Кроме того, автор придумал, что система заземления является мерой, которая «надежно защищает персонал подстанций и потребляющих электроэнергию людей от удара током». Интересно, как люди потребляют электроэнергию? К каким проводникам их следует для этого подключать?
Автор также придумал «системы защиты» и объявил системы TN, TT и IT «подходящими для российских реалий».
Автор не знает современные требования ГОСТ 30331.1 к системам ТN-C, ТN-S, ТN-C-S, TT и IT (см. статьи «О новом ГОСТ 30331.1–2013», «О переиздании ГОСТ 30331.1–2013»).
Автор отсылает читателей к ПУЭ. Однако в требованиях ПУЭ к системам ТN-C, ТN-S, ТN-C-S, TT и IT допущены ошибки, которые следует исправить, см. статьи:
«Требования главы 1.7 ПУЭ к системам ТN-C, ТN-S, ТN-C-S, TT и IT безнадёжно устарели и содержат много ошибок. Часть 1»;
«Требования главы 1.7 ПУЭ к системам ТN-C, ТN-S, ТN-C-S, TT и IT безнадёжно устарели и содержат много ошибок. Часть 2»;
«Как следует изменить безнадёжно устаревшие требования главы 1.7 ПУЭ к системам ТN-C, ТN-S, ТN-C-S, TT и IT».
На «фото ниже» также допущены ошибки. Например, автор размыкает цепь PEN-проводника в системе TN-C. Это категорически запрещено.
Автор «разъясняет»:
Автор не знает, где применяют систему IT, Он выдумывает «объекты, где недопустим обрыв нейтрали». Ему не ведомо, что нейтраль нельзя оборвать, поскольку это точка. Он также не знает, что в системах IT обычно нет нейтралей.
Автор не знает, что повторное заземление выполняют на ВЛ, к которым подключают электроустановки зданий, соответствующие типу заземления системы TT. В отличие от утверждения автора, системы TT широко применяют при выполнении электроустановок индивидуальных жилых домов.
Автор продолжает «разъяснять»:
Здесь автор придумал какие-то «токопроводящие шины», «нулевой проводник». На «фото ниже» разместил систему TN-C-S, которую некорректно поименовал системой TN-C.
Далее автор «уточнил»:
Здесь автор указал какие-то «токопроводящие части корпусов электроустановок». Интересно, какой корпус имеет электроустановка индивидуального жилого дома?
Автор настаивает на обрыве нейтрали, из-за которой «PEN система теряет свои защитные свойства». Иными словами, автор изобрёл «PEN систему», которая не упоминается в нормативной документации.
Автор не знает, что система TN-C запрещена, например, для электроустановок жилых зданий. Этот запрет сформулирован мной и действует более 10 лет.
Утверждение о сложности выполнения «местного заземляющего контура» подтверждает некомпетентность автора. Собственное заземляющее устройство должно быть у каждой электроустановки здания.
Автор также дезинформирует, что система TN-C «используется лишь в старых домах, построенных еще в советское время». Электроустановки этих жилых зданий не соответствовали типу заземления системы TN-C.
Автор «разъясняет»:
Автор упомянул «силовую сеть». Электрическая сеть определена ПУЭ как совокупность трансформаторной подстанции (ТП) и линии электропередачи, например – воздушной (ВЛ).
Возникает естественный вопрос: где в индивидуальном жилом доме или квартире расположены ТП 10/04 кВ и ВЛ 0,4 кВ? Ответ заранее известен: таких объектов нет в домах и квартирах.
Утверждение автора о двукратном увеличении расходов на кабельную продукцию свидетельствует о незнании структуры затрат на кабельную продукцию. Они возрастают примерно на 25 %. Причём защитные проводники предписано выполнять с 1995 г.
В завершение статьи автор выдумал «3-х фазное напряжение», которое «подводится по пяти проводникам».
Заключение. Статья «Системы заземления TN-C (S) для чайников: знания, которые пригодятся каждому» представляет собой дезинформацию для читателя. Её подготовило лицо, которое не знает требований к устройству электроустановок зданий. Причём на канале Заметки Электрика опубликовано много статей, дезинформирующих читателей в вопросах устройства электроустановок зданий, применению в них защитных устройств. См., например, статьи:
««Системы заземления для чайников: TN-S, TN-C, TN- C-S и TT …» – дезинформация от Заметки Электрика»;
Анализ терминологии и требований к типам заземления системы TN-C, TN-S, TN-C-S, TT и IT и предложения по их уточнению см.:
1. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Электроустановки зданий – проблемы проектирования. Классификация типов систем заземления// Вестник Главгосэнергонадзора России. – 1997. – № 2.
2. Харечко Ю.В. Особенности в классификации типа системы заземления TN C и его идентификации в электроустановках зданий// Вестник Главгосэнергонадзора России. – 1998. – № 1.
3. Харечко Ю.В. Уточнение требований к типам системы заземления в главе 1.7 ПУЭ// Энергонадзор и энергосбережение сегодня. – 2000. – № 2.
4. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Типы заземления системы// Электрика. – 2004. – № 10.
5. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Типы заземления системы// Электрика. – 2005. – № 1, 8, 10–12.
6. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Типы заземления системы// Электрика. – 2006.– № 1.
7.
Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Сравнение требований к типам заземления системы, изложенных в ГОСТ Р 50571.2 и в стандарте МЭК 60364 3// Электрика. – 2006. – № 2.
8. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Требования британских стандартов к типам заземления системы// Электрика. – 2006. – № 4.
9. Харечко Ю.В. Анализ требований к типам заземления системы ГОСТ P 50571.2 и стандарта МЭК 60364 3// Главный энергетик. – 2008. – № 4.
10. Харечко Ю.В. Анализ требований к типам заземления системы британских стандартов// Главный энергетик. – 2008. – № 5.
11. Харечко Ю.В. Современные требования к типам заземления системы TN-C, TN-S, TN-C-S, TT и IT// Промышленная энергетика. – 2009. – № 3, 4.
12. Харечко Ю.В. Уточнение требований к типам заземления системы TN-C, TN-S, TN-C-S, TT и IT// Промышленная энергетика. – 2009. – № 5, 6.
13. Харечко Ю.В. Требования стандарта МЭК 60364 1 к типам заземления системы// Электрика. – 2009. – № 3.
14. Харечко Ю.В. Анализ требований стандарта МЭК 60364 1 к типам заземления системы// Электрика. – 2009. – № 4.
15. Харечко Ю.В. Уточнение требований к типам заземления системы в новом ГОСТ Р 50571.1// Электрика. – 2009. – № 8.
16. Харечко Ю.В. О выполнении заземления в низковольтных электрических системах переменного тока с несколькими источниками питания// Электрика. – 2011. – № 6.
17. Харечко Ю.В. Уточнение понятия «система распределения электроэнергии»// Электрика. – 2011. – № 10.
18. Харечко Ю.В. Уточнение понятия «тип заземления системы»// Электрика. – 2011. – № 11.
19. Харечко Ю. Требования нового ГОСТ Р 50571.1 к типам заземления системы TN-S, TN-C-S, TN-C, TT и IT// Библиотека инженера по охране труда. – 2012. – № 2, 3.
20. Харечко Ю.В. Анализ основополагающих понятий «система распределения электроэнергии» и «тип заземления системы»// Промышленная энергетика. – 2012. – № 3.
21. Харечко Ю.В. Анализ новых требований к электрическим системам TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT переменного тока с одним источником питания// Промышленная энергетика. – 2012. – № 4.
22. Харечко Ю.В. Анализ новых требований к электрическим системам TN-S, TN-C-S, TN-C, TT, IT переменного тока с одним источником питания// Электрика. – 2012. – № 2.
23. Харечко Ю.В. Об исправлении ошибок в требованиях стандарта МЭК 60364-4-44 к системе TT переменного тока с несколькими источниками питания// Электрика. – 2012. – № 3.
24. Харечко Ю.В. Анализ требований Правил устройства электроустановок к типам заземления системы TN-S, TN-C-S, TN-C, TT, IT// Электрика. – 2012. – № 8.
25. Харечко Ю.В. О новых требованиях к типам заземления системы TN-S, TN-C-S, TN-C, TT и IT для низковольтных электрических систем переменного тока с одним источником питания// Энергонадзор и энергобезопасность. – 2012. – № 1.
26. Харечко Ю.В. Анализ новых требований к электрическим системам TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT постоянного тока// Промышленная энергетика. – 2013. – № 6.
27. Харечко Ю.В. Анализ новых требований к электрическим системам TN и TT переменного тока с несколькими источниками питания// Промышленная энергетика. – 2013. – № 10.
28. Харечко Ю.В. Уточнение понятий «система распределения электроэнергии» и «тип системного заземления»// Электрика. – 2013. – № 1.
29. Харечко Ю.В. Уточнение требований к типам системного заземления TN-S, TN-C-S, TN-C, TT, IT// Электрика. – 2013. – № 10.
30. Харечко Ю.В. Основные понятия и требования к типам заземления системы// Электрика. – 2014. – № 6.
31. Харечко Ю.В. Частные требования к системам TN-S, TN-C-S, TN-C, TT, IT переменного тока// Электрика. – 2014. – № 6.
32. Харечко Ю.В. Терминология и требования ГОСТ 30331.1 к типам заземления системы использованы в новой технической спецификации МЭК 62257-5// Энергоэффективность, энергобезопасность, энергонадзор. – 2016. – № 2.
33. Харечко Л.В., Харечко Ю.В. Глава 1.7 ПУЭ: системы// Библиотека инженера по охране труда. – 2018. – № 4.
34. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Система заземления: Учебно-методические материалы.
Выпуск № 10. – М.: УМИТЦ Мосгосэнергонадзора, 2000. – 64 с.
35. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий: Учебно-методические материалы. – М.: УМИТЦ Мосгосэнергонадзора, 2001. – 104 с.
36. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий: Пособие. – М.: МИЭЭ, 2002. – 104 с.
37. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий. Второе издание. – М.: МИЭЭ, 2003. – 147 с.
38. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий. Третье издание. – М.: ПТФ МИЭЭ, 2004. – 182 с.
39. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий. 4-е изд. – М.: ПТФ МИЭЭ, 2006. – 180 с.
40. Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий. 5-е изд., перераб. и доп. – М.: ПТФ МИЭЭ, 2008. – 224 с.
41. Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий. 6-е изд., перераб. и доп. – М.: ПТФ МИЭЭ, 2012. – 304 с. О книге см. статью «Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий».
Схемы систем заземления
При работе с электроприборами наиболее важный метод защиты от поражения электрическим током это заземление. Для грамотного ремонта или модернизации электропроводки в доме, необходимо знать, какой тип заземления используется в здании. Так же от этого зависит не только правильная работа оборудования, но и безопасность людей. Т.к. система заземления должна быть учтена еще на стадии проектирования дома, рассмотрим имеющиеся схемы системы заземления.
В зависимости от устройства нулевого рабочего (N) и нулевого защитного (PE) проводников различаются три типа системы TN.
Система заземления TN – C.
Функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей сети.
Система заземления TN – C – S.
Функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети. В системе TN-C-S во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник – РЕN разделен на нулевой защитный – РЕ и нулевой рабочий – N проводники
Это наиболее перспективной для нашей страны система позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их полной реконструкции.
Система TN – S.
В этой системе нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе.
В качестве рекомендаций по выбору системы заземления можно указать что систему TN-C и TN-C-S не рекомендуется использовать из-за неудовлетворительного уровня электро- и пожаробезопасости.
Система TN-S рекомендуется для установок собранных раз и навсегда и не подверженных изменениям.
Систему ТТ используют в основном для изменяемых или временных электроустановок.
Материалы, близкие по теме:
Системы заземления
Для подключения оборудования в жилых зданиях существует несколько различных схем электроснабжения. Различаются они по способу заземления электрооборудования и источника электроэнергии (в качестве которого часто используется понижающий трансформатор). В настоящее время применяются три основные системы заземления: TN, ТТ и IT. В том случае, если тип используемой системы неизвестен, следует обратиться для его уточнения к технической документации на присоединительный ввод.
Тип системы заземления обозначают двумя буквами.
Первая буква в обозначении определяет характер заземления источника питания:
Т — непосредственное соединение нейтрали (нулевого рабочего проводника) источника питания с землей;
I — нейтраль источника электропитания соединена с землей через сопротивление.
Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:
Т — раздельное (местное) заземление источника электропитания и электрооборудования;
N — источник электропитания заземлен, а заземление потребителей производится только через PEN-проводник.
Следующие за N буквы определяют характер этой связи — функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:
S — функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) проводников обеспечиваются раздельными проводниками;
С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются одним общим проводником (PEN).
Применение УЗО в электроустановках различных систем заземления
В системе ТТ все открытые проводящее части электроустановки присоединены к заземлению, электрически независимому от заземлителя нейтрали источника питания. ГОСТ Р 50669-94 предписывает применение системы ТТ как основной в случае подключения указанных электроустановок к вводно-распределительным устройствам соседнего (капитального) здания.
В ГОСТ Р 50571.3-94 п. 413.1.4 указано, что в системе ТТ устройства защиты от сверхтока могут использоваться для защиты от косвенного прикосновения только в электроустановках, имеющих заземляющие устройства с очень малым сопротивлением. При этом гарантированное отключение питания электроустановки должно производиться при появлении на открытых проводящих частях электроустановки напряжения не более 50 В. В реальных условиях осуществить автоматическое отключение питания электроустановки системы ТТ с помощью автоматических выключателей по ряду причин (необходимости обеспечения большой кратности тока короткого замыкания, низкого сопротивления заземляющего устройства и др.) весьма проблематично. Эффективное решение проблемы автоматического отключения питания дает применение чувствительных ВД. В п. 1.7.59 ПУЭ (7-е изд.) содержится требование обязательного применения ВД для обеспечения условий электробезопасности в системе ТТ.
При этом уставка (номинальный отключающий дифференциальный ток) должна быть меньше значения тока замыкания на заземленные открытые проводящие части при напряжении на них 50 В относительно зоны нулевого потенциала.
В электроустановках индивидуальных жилых домов, коттеджей, дачных (садовых) домов и других частных сооружений, где не всегда имеется возможность выполнить заземлитель с требуемыми нормами, необходимо применять систему ТТ с обязательной установкой ВД. В этом случае требования к значению сопротивления заземлителя значительно снижаются.
Допустимые значения сопротивления заземления
Чувствительность | Сопротивление, Ом | |
предельное безопасное напряжение 25 В | предельное безопасное напряжение 50 В | |
10 | <2500 | <5000 |
В зависимости от схемы подключения нулевого рабочего проводника изменяются и условия применения ВД. Чувствительность ВД определяется сопротивлением заземления при выбранном предельном безопасном напряжении. Порог чувствительности ВД рассчитывается по формуле:
где — предельное безопасное напряжение,
— сопротивление заземления.
В электроустановках системы TN все открытые проводящие части электроустановок должны быть присоединены к заземленной нейтральной точке источника питания посредством защитных проводников. Основное условие электробезопасности системы TN состоит в том, чтобы значение тока при коротком замыкании между фазным проводником и открытой проводящей частью превышало величину тока срабатывания защитного устройства за нормированное время.
В случае использования в качестве защитного устройства ВД значение тока короткого замыкания следует заменить на значение номинального отключающего дифференциального тока устройства 1Дп. При этом задача обеспечения низкого значения сопротивления «фаза-ноль», которую надо решать при использовании защиты от сверхтока, заменяется на проверку работоспособности ВД и защитного проводника.
Контроль сопротивления цепи «фаза-ноль» следует производить только на входных зажимах ВД. Самой используемой разновидностью системы TN является система TN-C. В качестве защитного проводника при этом используется проводник PEN, который одновременно выполняет функции рабочего и нулевого защитного проводника. В ПУЭ 7-го издания имеется указание: «Не допускается применять ВД, реагирующее на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C). В случае необходимости применения ВД для защиты отдельных электроприемников, получающих питание от системы TN-C, защитный РЕ проводник электроприемника должен быть подключен к PEN проводнику цепи, питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппарата». Это означает, что, как исключение, для защиты отдельных электроприемников ПУЭ допускают применение ВД в системе TN-C, при соблюдении определенных условий — подсоединения открытых проводящих частей электроприемников к PEN-проводнику со стороны источника питания по отношению к ВД.
Более современной и в большинстве случаев более безопасной является система TN-S, где используется самостоятельный нулевой защитный проводник РЕ и нулевой рабочий проводник N, которые прокладываются раздельно, начиная от вывода источника питания. Эта система уже долгое время используются в телекоммуникационных сетях (при этом исключаются помехи в слаботочных сетях, образующиеся при протекании части рабочего тока в земле в сети системы TN-C). Применение ВД обязательно, кроме оговоренных особых случаев (например, цепи питания пожарной сигнализации).
При разделении, например в групповом щитке, в электроустановке системы TN проводника PEN на отдельные проводники РЕ и N образуется система TN-C-S. При этом, как в сети системы TN-S, проводники РЕ и N должны прокладываться раздельно, а их соединение после точки раздела недопустимо. Данная система в настоящее время — основная, которую можно выполнить в отдельной части электроустановки при проведении реконструкции. Сечения проводников необходимо выбирать исходя из расчетных значений токов, протекающих через них. Минимальная площадь сечения PEN-проводника должна равняться 4 мм2. В распределительном щите на шине PEN должны быть предусмотрены отдельные зажимы для каждого из проводников: для N и для РЕ. При использовании в качестве PEN-проводника одиночного или многожильного провода цвет его изоляции должен быть желто-зеленым.
В электроустановках системы IT источник питания должен быть изолирован от земли или связан с ней посредством подключения к нейтрали достаточно большого сопротивления. В сети имеется определенное активное сопротивление и емкость по отношению к земле, которые представляют собой путь для тока утечки или тока замыкания на землю. В системе IT значение тока замыкания на землю определяется состоянием изоляции сети относительно земли. При хорошем состоянии изоляции (высоком сопротивлении относительно земли) ток замыкания на землю очень мал. В случае прямого прикосновения человека к токоведущим частям электроустановки ток через тело человека также определяется сопротивлением изоляции и при сопротивлении изоляции выше определенного значения не представляет опасности для жизни. Таким образом, уровень сопротивления изоляции является в системе IT фактором, определяющим как надежность, так и электробезопасность ее эксплуатации, поэтому очень важно поддерживать сопротивление изоляции на высоком уровне, а ведение автоматического постоянного контроля изоляции должно быть обязательным электрозащитным мероприятием.
Применение ВД в системе IT регламентируется ПУЭ 7 издания следующим образом (п. 1.7.58):»… В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены ВД с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА». В электроустановках системы IT устройства контроля изоляции подают сигнал при первом замыкании на землю. Если до устранения первого замыкания происходит второе замыкание на землю, то происходит срабатывание ВД.
Основное требование при использовании ВД — устанавливать его необходимо как можно ближе к электроприемнику. Одновременное функционирование устройств контроля изоляции и ВД не оказывает влияния на работу каждого из этих устройств.
TNCS: схема, преимущества, особенности
Заземление – это соединение нейтральной точки системы электроснабжения с землей. Основная цель заземления состоит в том, чтобы избежать или минимизировать опасность поражения электрическим током, пожара из-за утечки тока на землю по нежелательному пути и гарантировать, что потенциал токоведущего проводника не поднимется относительно земли, чем его проектная изоляция. Как вы знаете, существует пять типов систем заземления. В этой статье мы обсудим систему заземления TNCS.Прочтите этот новый блог в Linquip, чтобы узнать больше.
Характеристики системы заземления TNCS
Для временного источника питания системы TN-CS, если передняя часть питается по методу TN-C, а строительный кодекс указывает, что на строительной площадке должна использоваться система питания TN-S, общая распределительная коробка может быть разделенным в задней части системы. Помимо линейки PE, система TNC-S имеет следующие особенности.
- Рабочая нулевая линия N соединена со специальной защитной линией PE.Когда несимметричный ток линии велик, на нулевую защиту электрооборудования влияет нулевой потенциал линии. Система TN-C-S может снизить напряжение корпуса двигателя на землю, но не может устранить это напряжение. Величина этого напряжения зависит от дисбаланса нагрузки проводки и длины этой линии. Чем больше несимметрична нагрузка и чем длиннее проводка, тем больше смещение напряжения корпуса устройства относительно земли. Следовательно, требуется, чтобы ток дисбаланса нагрузки не был слишком большим и чтобы линия защитного заземления заземлялась повторно.
- Линия PE не может войти в устройство защиты от утечки ни при каких обстоятельствах, поскольку устройство защиты от утечки на конце линии вызовет срабатывание переднего устройства защиты от утечки и вызовет крупномасштабный сбой питания.
- Кроме того, линия PE должна быть подключена к линии N в общей коробке, линия N и линия PE не должны подключаться в других отсеках. На линии защитного заземления нельзя устанавливать переключатели и предохранители, а также нельзя использовать заземление в качестве линии защитного заземления.
Посредством приведенного выше анализа система заземления TNCS временно изменена в системе TNC.Когда трехфазный силовой трансформатор находится в хорошем рабочем состоянии заземления и трехфазная нагрузка относительно сбалансирована, влияние системы TNCS на использование электроэнергии в строительстве все еще возможно. Однако в случае несбалансированной трехфазной нагрузки и специального силового трансформатора на строительной площадке необходимо использовать систему заземления TNS.
Схема системы заземления TNCS
Нейтральный провод и заземляющий провод объединены в кабель питания. Обычно это будет концентрический кабель с линией в качестве центральной жилы и кольцом проводов вокруг нее для объединения нейтрали и земли.
В отеле нейтраль и земля разделены, а клемма заземления обычно находится на стороне выреза. Внутри выреза соединены земля и нейтраль.
По всей питающей сети комбинированный провод заземления / нейтрали подключается к земле в нескольких местах, либо под землей, либо на опорах для воздушных линий электропередачи. Это многократное заземление является причиной того, что источник питания TNCS часто называют PME (защитное многократное заземление).
Схема системы показана на рисунке ниже.
Различия между системой заземления TNS и TNCSОсновное различие между этими двумя методами заземления состоит в том, что у вас есть отдельная заземляющая жила обратно на подстанцию в TNS, тогда как в TNCS земля и нейтраль являются одной и той же жилой (CNE). Это означает, что в случае его поломки все ваши металлоконструкции могут оказаться под напряжением сети, поэтому они должны быть привязаны с помощью электродов по всей длине, чтобы минимизировать риск (защитное многократное заземление).
TNCS также дешевле, чем метод TNS для DNO (оператора распределительной сети).
Кроме того, в случае неисправности ток, протекающий в заземляющих проводниках заказчика, может быть намного больше, чем в системе TNS.
Преимущества системы заземления TNCS
Преимущества метода заземления TNCS следующие.
- Этот метод заземления очень рентабелен, поскольку двухжильный кабель дешевле трехжильного.
- Поскольку внешняя оболочка при заземлении TNCS обычно пластиковая, коррозия не вызывает проблем.
- Отсутствие перенапряжения для изоляции оборудования.
- Метод TNCS имеет меньшее сопротивление заземления PEN-проводника.
- TNCS может работать с простой защитой от перегрузки по току.
- Этот метод эффективен при проблемах с электромагнитной совместимостью (ЭМС).
- TNCS – наиболее распространенная конфигурация, используемая в Соединенном Королевстве, поскольку она обеспечивает низковольтное питание с надежным и безопасным заземлением.
- Эта система позволяет нескольким пользователям использовать один кабель питания.
Недостатки системы заземления TNCS
Вот некоторые недостатки метода заземления TNCS.
- Главный недостаток – обрыв комбинированного заземляющего / нейтрального проводника. Это приводит к появлению напряжения на открытых металлических конструкциях в собственности клиента, что может привести к поражению электрическим током.
- Также возможно возникновение необычных циркулирующих заземляющих токов между объектами, особенно если в одних домах есть металлические водопроводные трубы, а в других – пластик.
- Схема TN-C-S может оказаться опасной, если PEN-проводник станет разомкнутой цепью в источнике питания, потому что ток не будет немедленно возвращаться на уровень подстанции. Из-за этого есть определенные объекты, использование которых запрещено, включая заправочные станции, строительные площадки, автостоянки и некоторые хозяйственные постройки.
Итак, у вас есть подробное описание системы заземления TNCS. Если у вас есть опыт работы с другими типами методов заземления, сообщите нам об этом, оставив ответ в разделе комментариев.Есть ли вопросы, с которыми мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на Linquip, чтобы получить самый профессиональный совет от наших экспертов.
типов систем заземления – что означает заземление TT, IT и TN?
Стандарты, используемые для определения систем заземления
За последнее столетие стандарты электробезопасности превратились в высокоразвитые системы, охватывающие все основные аспекты безопасной установки, включая системы заземления. В электроустановках низкого напряжения (LV) стандарт IEC 60364 используется для мер, которые должны быть реализованы, чтобы гарантировать защиту персонала и имущества.
Стандарт IEC 60364 определил три типа систем заземления, а именно системы TT, IT и TN. Поскольку IEC публикует международные стандарты для всех электрических, электронных и связанных технологий и является ведущей международной организацией в своей области, IEC 60364 является документом высшего уровня, который информирует о стандартах для электроустановок низкого напряжения во всем мире. Таким образом, три типа систем заземления, определенные в IEC 60364, также признаны во многих национальных стандартах.BS 7671: 2008, также известный как 17-е издание IEE Wiring Rules, – это британский стандарт, опубликованный в январе 2008 года, используемый в Великобритании и других странах. Аналогичным образом, Индийский стандарт IS 732: 1989 (R2015) используется в Индии для электрических установок.
Следите за нашими обновлениями в LinkedIn
Типы систем заземления
Как упоминалось выше, в стандарте IEC 60364 используются три основных типа систем заземления:
- TT
- IT
- TN – TN-C, TN-S, TN-C-S
Система TN подразделяется на TN-C, TN-S и TN-C-S, и поэтому мы будем ссылаться на 5 типов систем заземления, распространенных во всем мире.
Номенклатура
Первая буква каждой системы относится к источнику питания от обмотки, соединенной звездой.
Вторая буква относится к потребляющему оборудованию, которое необходимо заземлить.
Из «Справочника по электротехнике: для практикующих в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности» Алана Л. Шелдрейка
Для первой буквы : «T означает, что начальная точка источника прочно подключена к земле, которая обычно находится в непосредственной близости от обмотки.
I обозначают, что начальная точка и обмотка изолированы от земли. Начальная точка обычно связана с индуктивным сопротивлением или сопротивлением. Емкостный импеданс никогда не используется ».
А для второй буквы , “T означает, что потребитель надежно заземлен независимо от метода заземления источника.
N означает, что провод с низким сопротивлением отводится от заземляющего соединения в источнике и направляется непосредственно к потребителю для конкретной цели заземления потребляющего оборудования.
S означает, что нейтральный проводник, проложенный от источника, отделен от проводника защитного заземления, который также проложен от источника. Это означает, что для трехфазного потребителя необходимо проложить пять проводов.
C означает, что нейтральный проводник и провод защитного заземления являются одним и тем же проводником. Это означает, что для трехфазного потребителя необходимо проложить четыре проводника ».
Проще говоря:
T = прямое соединение с Землей, T означает Terra, что означает земля
I = изолированный
N = нейтраль
S = отдельный
C = Объединить
Самыми распространенными системами являются TT и TN.Некоторые страны, например Норвегия, используют ИТ-систему. В таблице ниже приведены примеры систем заземления, используемых для общественного распределения (потребители низкого напряжения) в нескольких странах.
TT Система заземления
В этом типе системы заземления подключение к источнику питания напрямую связано с землей и концом нагрузки, либо монтажные металлоконструкции также напрямую подключаются к земле. Следовательно, в случае воздушной линии обратным путем для линии будет масса земли.Нейтральный и заземляющий проводники должны быть разделены во время установки, поскольку распределитель мощности обеспечивает только нейтраль питания или защитный провод для подключения к потребителю.
Система заземления IT
Распределительная система не имеет заземления или имеет только высокоомное соединение. Основная особенность системы заземления IT заключается в том, что в случае короткого замыкания между фазами и землей система может продолжать работать без перебоев.Такая ошибка называется «первой ошибкой». Таким образом, обычная защита от заземления для данной системы не эффективна и этот тип не предназначен для электроснабжения потребителей. Система заземления IT используется для систем распределения электроэнергии, таких как подстанции или генераторы.
Система заземления TN-S
В этой системе заземляющий и нейтральный проводники разделены по всей распределительной системе. Защитный проводник – это металлическое покрытие кабеля, питающего установку.Все открытые проводящие части установки подключаются к этому защитному проводу или через главный зажим заземления установки.
Система заземления TN-C
Нейтраль и защитное заземление объединены в один провод во всей системе. Все открытые и токопроводящие части установки подключены к PEN-проводу. Согласно пункту 8 (4) Правил электробезопасности, качества и непрерывности электроснабжения 2002 года, «Потребитель не должен совмещать нейтральную и защитную функции в одном проводе в установке своего потребителя».
Система заземления TN-C-S
Нейтраль и защитное заземление объединены в один провод в части системы. Этот тип заземления также известен как многократное защитное заземление. PEN-проводник системы питания заземляется в двух или более точках, и может потребоваться заземляющий электрод на установке потребителя или рядом с ним. Все открытые токопроводящие части установки подключаются к PEN-проводнику через главный зажим заземления и нейтральный зажим, и эти зажимы соединяются вместе.
Вы можете ознакомиться с нашим широким ассортиментом оборудования для заземления, заземления и заземления здесь. Вы можете связаться с нами по номеру , если вам нужно ценовое предложение или возникнут дополнительные вопросы относительно продуктов, необходимых для заземления, заземления или соединения.
Эта статья является частью нашей серии статей по молниезащите, защите от перенапряжения и заземлению, вы можете прочитать больше по следующим ссылкам:
Введение в основы молниезащиты и заземления, а также стандарты (IEC 62305 и UL 467)
Проектирование систем молниезащиты и продукция
Устройства защиты от перенапряжения (SPD)
Зоны молниезащиты и их применение для выбора SPD
Как работает грозозащитный разрядник?
Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами по адресу www.axis-india.com/contact-us/
типов систем заземления TN, TT, IT и систем заземления – Aktif Group
Harun Öndül
Менеджер по продажам
Aktif Mühendislik
В настоящее время технические установки во всех отраслях промышленности характеризуются постоянно растущей сложностью и автоматизацией. От высокоразвитых производственных линий до робототехники, количество оборудования, которому для бесперебойной работы требуется надежный источник питания, неуклонно растет.Поэтому основы надежности и доступности установки уже заложены путем выбора правильной системы электроснабжения. Помимо защиты персонала и противопожарной защиты, отказоустойчивость является ключевым фактором при выборе подходящего источника питания. На этапе планирования установки доступны три типа систем: система TN, система TT и система IT.
I. ВВЕДЕНИЕ
Защитная мера всегда требует согласования заземления, типов токопроводящих проводов и защитного оборудования по отношению к типам систем заземления.В этом разделе описаны системы и их заземление в соответствии с IEC 60364-1.
Стандарт оценивает следующие характеристики системы распределения;
- Типы систем токоведущих проводов;
- Типы системного заземления.
В результате получаются следующие характеристические значения для типа распределительной системы
- Тип и количество активных проводников системы
Различают системы переменного и постоянного тока.
В стандарте учитываются следующие системы токоведущих проводов.
| Система переменного тока | Система постоянного тока |
|---|---|
| Однофазный 2-проводный | 2-проводный |
| Однофазный 3-проводный | 3-проводный |
| Двухфазный 3-проводный | |
| Двухфазный 5-проводный | |
| Трехфазный 3-проводный | |
| Трехфазный 3-проводный |
Типы систем заземления
Различные используемые коды основаны на отношении распределительной системы к земле и отношения открытых проводящих частей электроустановки к земле.Используемые коды имеют следующее значение;
| Первое письмо | Связь распределительной системы с землей |
| т | Прямое подключение одной точки к земле; |
| I | Все токоведущие части изолированы от земли или одна точка, соединенная с землей через полное сопротивление |
| Вторая буква | Связь открытых токопроводящих частей установки с землей |
| т | Прямое электрическое подключение открытых токопроводящих частей к заземлению независимо от заземления любой точки энергосистемы; |
| N | Прямое электрическое соединение открытых проводящих частей с заземленной точкой энергосистемы (в системах переменного тока заземленной точкой энергосистемы обычно является естественная точка или, если нейтральная точка недоступна, фазный провод). |
| Последующее письмо | Расположение нейтральных и защитных проводов |
| S | Защитная функция обеспечивается проводником, отделенным от нейтрали или от проводника заземленной линии (или в системах переменного тока, заземленной фазы). |
| С | Нейтральная и защитная функции объединены в одном проводе (провод PEN) |
| PE | Защитный провод. |
Основные распределительные системы:
Система TN, система TT, система IT
Система TN
TN Распределительные системы имеют одну точку прямого заземления, при этом открытые проводящие части установки соединяются с этой точкой с помощью защитных проводов.Существуют различные типы систем TN в отношении расположения нейтральных и защитных проводов. Они следующие:
- Система TN-S: по всей системе используется отдельный защитный проводник; Система
- TN-C-S: нейтраль и защитные функции объединены в одном проводе в части системы; Система
- TN-C: функции нейтрали и защиты объединены в одном проводе по всей системе.
Система TT
Распределительная система TT имеет одну точку прямого заземления, а открытые проводящие части установки электрически соединены с заземляющими электродами.
независимо от заземляющих электродов энергосистемы.
ИТ-система
В распределительной системе IT все токоведущие части изолированы от земли или одна точка соединена с землей через полное сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.
- Самостоятельно, или
- вместе или
- К заземлению системы
Результат;
Системы заземления обычно важны для защиты основной защиты (от прямого контакта) и защиты от короткого замыкания / короткого замыкания (от косвенного контакта) от ударов и минимизации риска возгорания.Потому что два важных значения, которые нам нужны для создания защиты и оснащения цепей необходимыми защитными устройствами, зависят от этих систем. Эти два важных значения – ток короткого замыкания и напряжение прикосновения. Потому что защита изменится на размер этих значений. Эти значения полностью зависят от системы заземления.
Список литературы
- W. Hofheinz: Мониторинг тока короткого замыкания в электроустановках
- Актиф Мухендислик Каталог медицинских систем питания
Электробезопасное заземление | Журнал Electrical India по энергетике и электротехнике, возобновляемым источникам энергии, трансформаторам, распределительным устройствам и кабелям
Изображение предоставлено: www.Integratedpower.com.auПроцесс передачи мгновенного разряда электрической энергии непосредственно на землю с помощью провода с низким сопротивлением известен как электрическое заземление. Электрическое заземление выполняется путем подключения нетоковедущей части оборудования или нейтрали системы питания к земле.
Каждое здание, оборудование, электростанция, подстанция, подключенные к электросети, требуют заземления напрямую или через систему заземления.Основная цель заземления в электрической сети – безопасность.
Но когда нейтраль какой-либо системы не соединена с землей, она будет известна как электрическая система без заземления, как показано на рис. 1.
Рисунок 1: Электрическая система без заземленияВ основном для заземления используется оцинкованное железо. Заземление обеспечивает простой путь к току утечки и току короткого замыкания в системе. Ток короткого замыкания оборудования проходит на землю, потенциал которой считается нулевым.Таким образом, защищает системное оборудование и персонал, работающий с этим оборудованием, от повреждений, а также от ударного тока, как показано на рис. 2.
Рис. 2: Электрическая система с заземлением.Заземление вряд ли уменьшит общую величину перенапряжений, возникающих в результате молнии или импульсных перенапряжений, однако оно может уменьшить возможность чрезмерного напряжения напряжения на изоляции фазы от земли конкретной фазы.
Сопротивление заземления системы должно быть таким, чтобы при возникновении любого замыкания, заземление которого было спроектировано для защиты, сработает защитное устройство, чтобы обезвредить неисправную сеть или установку.В большинстве случаев такая операция включает отключение неисправной сети или установки, например, с помощью автоматического выключателя или предохранителей.
Типы электрического заземления
Электрооборудование в основном состоит из двух нетоковедущих частей. Эти части являются нейтральной системой или рамы или опорной конструкции электрического оборудования. Заземление этих двух нетоковедущих частей электрической системы можно разделить на два типа: заземление нейтрали и заземление оборудования.
Заземление нейтрали
При заземлении нейтрали нейтраль системы напрямую соединяется с землей с помощью металлического проводника. Заземление нейтрали также называется заземлением системы. Такой тип заземления чаще всего применяется в системах со звездообразной обмоткой. Например, заземление нейтрали предусмотрено в генераторе, трансформаторе, двигателе и т. Д., Как показано на рис. 3.
Рисунок 3: Заземление нейтрали и оборудованияЗаземление оборудования
Такой тип заземления предусмотрен для электрооборудования.Нетоковедущая часть оборудования, такая как их металлический каркас, соединяется с землей с помощью проводящего провода, как показано на рис. 3. Если в устройстве возникает какая-либо неисправность, ток короткого замыкания проходит через землю через помощь проволоки. Таким образом защитите систему от повреждений.
Важность или цель заземления
- Для защиты рабочих, которые регулярно контактируют с электрическими устройствами, которые могут вызвать у них электрический ток.
- Для поддержания постоянного напряжения устройства в исправной фазе в случае однофазного замыкания на землю.
- Хорошая цепь заземления с низким значением импеданса гарантирует быстрое устранение неисправностей в электрическом тракте. Если неисправности остаются в системе в течение длительного времени, они могут представлять серьезную угрозу стабильности системы.
- Многие современные электронные устройства генерируют форму «электрического шума», который может вызвать повреждение устройства и снизить его эффективность, если устройство не заземлено.
- Устройство защиты от перенапряжения лучше работает при правильном заземлении.
- Неисправные электрические устройства часто дают утечку электричества, что может вызвать пожар, если его не перенаправить безопасно.
Классификация системы заземления
Распределительную систему низкого напряжения (НН) можно определить по ее системе заземления. Они обозначаются пятью буквами T (прямое соединение с землей), N (нейтраль), C (комбинированный), S (отдельный) и I (изолированный от земли). Первая буква обозначает, как заземляется нейтраль трансформатора (источник питания), а вторая буква обозначает, как заземляются металлические детали установки (рамы).Третья и четвертая буквы обозначают функции нейтрального и защитного проводов соответственно. Электрическая сеть показана на рис. 4.
Рисунок 4: Сеть энергосистемыВозможны три конфигурации:
- TN: Нейтраль трансформатора заземлена, корпус соединен с нейтралью. Система TN включает три подсистемы: TN-C, TN-S и TN-C-S.
- TT: Нейтраль трансформатора заземлена и корпус заземлен.
- IT: Незаземленная нейтраль трансформатора, заземленная рама.
Система заземления TN
В системе заземления TN источник питания (нейтраль трансформатора) напрямую соединен с землей одним или несколькими проводниками, а все открытые проводящие части установки соединены с нейтралью или проводом защитного заземления. . Три подсистемы в системе заземления TN описаны ниже с их основными характеристиками.
Система заземления TN-C
Система TN-C имеет следующие особенности:
- Функции нейтрали и защиты объединены в одном проводе по всей системе.(PEN – защитная заземленная нейтраль).
- Источник питания напрямую подключен к земле, и все открытые проводящие части установки подключены к проводнику PEN, как показано на рис. 5.
Преимущества системы заземления TN-C
- Полное сопротивление контура замыкания на землю системы заземления TN-C низкое.
- Не требует заземляющего электрода на месте.
- Экономичен.
Недостатки системы заземления TN-C
- Система заземления TNC наименее безопасна по сравнению с другими системами заземления.
- Система TN-C менее эффективна в отношении проблем электромагнитной совместимости (ЭМС).
- Неисправность в сети низкого напряжения может вызвать напряжение прикосновения у других потребителей низкого напряжения.
Система заземления TN-S
Система TN-S имеет следующие особенности:
- Система TN-S имеет отдельные нейтральный и защитный проводники по всей системе.
- Источник питания напрямую заземлен. Все открытые токопроводящие части установки подключаются к защитному проводу (PE) через главный зажим заземления установки, как показано на рис.6.
Преимущества системы заземления TN-S
- Полное сопротивление контура замыкания на землю низкое.
- TN-S – самая безопасная система.
- Уровень электромагнитных помех низкий.
- Не требует заземляющего электрода на месте.
- Система заземления TN-S может работать с простой защитой от перегрузки по току.
Недостатки системы заземления TN-S
- Низкий коэффициент мощности (высокая индуктивность длинного кабеля).
- Требуется дополнительное соединение равных потенциалов.
- При возникновении нарушения изоляции возникает высокий ток короткого замыкания, который может вызвать повреждение оборудования или электромагнитные помехи.
Система заземления TN-C-S
Система заземления TN-C-S имеет следующие особенности:
- Функции нейтрали и защиты объединены в одном проводе в части системы TN-C-S. Источник питания – TN-C, а расположение в установке – TN-S, как показано на рис. 7.
- Использование TN-S ниже TN-C.
- Все открытые токопроводящие части установки подключаются к PEN-проводнику через главную клемму заземления и нейтраль, причем эти клеммы соединяются вместе.
Этот тип распределения известен также как защитное многократное заземление, а PEN-проводник называется комбинированным проводом нейтрали и земли (CNE).
PEN-проводник системы питания заземлен в нескольких точках, и может потребоваться заземляющий электрод на установке потребителя или рядом с ним.
Преимущества системы заземления TN-C-S
- Безопасная система
- Дешевле.
Недостатки системы заземления TN-CS
В системе TN-CS никогда нельзя использовать систему TN-C (4-проводную) после системы TN-S (5-проводной), так как любая случайная Обрыв нейтрали на входной части может привести к обрыву защитного проводника в выходной части и, следовательно, к опасности.
TT Система заземления
В этой системе источник питания имеет прямое соединение с землей.Все открытые проводящие части установки также подключены к заземляющему электроду, который электрически не зависит от источника заземления, как показано на рис. 8.
Рисунок 8: Система заземления TT Полное сопротивление контура короткого замыкания выше, если сопротивление электрода действительно не очень низкое.
Преимущества системы TT
- Отсутствие риска отказа и подходит для помещений, где все силовые цепи переменного тока защищены устройством защитного отключения (УЗО).
- Неисправности в сети низкого и среднего напряжения не переносятся на других потребителей в сети низкого напряжения.
- Простое заземление установки и простота реализации.
Недостатки системы заземления TT
- Каждому заказчику необходимо установить и обслуживать собственный заземляющий электрод. Безопасность и защита зависят от клиента, поэтому полная надежность не гарантируется.
- Высокое перенапряжение может возникнуть между всеми токоведущими частями и между токоведущими частями и проводом защитного заземления.
- Возможное перенапряжение для изоляции оборудования установки.
Заземление IT-системы
В этой системе источник питания либо подключен к земле через преднамеренно введенное высокое сопротивление заземления (IT-система, заземленная по сопротивлению), либо изолирован от земли. заземляющий электрод, как показано на рис. 9.
Рисунок 9: Система заземления ITПроводящие части, включая металлический корпус установок, соединяются с заземлением через один или несколько местных заземляющих электродов.Эти местные электроды не имеют прямого подключения к источнику.
Здесь уместно упомянуть, что однофазная система TT, показанная на рис. 9, не используется в Индии.
Преимущества ИТ-системы
Основными преимуществами ИТ-системы являются:
- Она улучшает доступность энергии: это интересно для приложений, где потеря подачи электроэнергии может вызвать риск для людей (например, в больницах) , или финансовый риск (для некоторых процессов в промышленности).
- Он также может исключить риск возгорания или взрыва в случае повреждения изоляции, так как ток утечки очень низкий.
- Увеличивает срок службы электрического устройства, так как ток короткого замыкания низкий, это вызывает меньшую нагрузку на оборудование.
- Наконец, можно проводить профилактическое обслуживание ИТ-установки. С помощью устройства постоянного контроля изоляции мы можем обнаруживать провалы изоляции до того, как они перерастут в нарушение изоляции.
Недостатки IT-системы
- В этой системе возникают повторяющиеся замыкания на землю.
- Нарушение изоляции происходит при однофазном замыкании на землю.
- Защита от замыкания на землю для незаземленной системы затруднена.
- Напряжение из-за грозовых скачков не достигает земли.
Краткое описание системы заземления, принятой во всем мире
- В Индии поставка LT обычно осуществляется через систему TN-S.Нейтраль имеет двойное заземление на распределительном трансформаторе, нейтраль и земля проходят отдельно на распределительной воздушной линии или кабелях. Дополнительные ямы для заземляющих электродов устанавливаются на концах пользователя для усиления заземления.
- В большинстве современных домов в Европе есть система заземления TN-C-S. Объединенная нейтраль и земля находятся между ближайшей трансформаторной подстанцией и выключателем обслуживания (предохранитель перед счетчиком), во всей внутренней проводке используются отдельные заземляющие и нейтральные жилы.
- В тех регионах Великобритании, где преобладает подземная силовая проводка, широко распространена система TN-S.
- В Австралии, Новой Зеландии и Израиле используется система TN-C-S. Однако каждый заказчик должен обеспечить отдельное соединение с землей через специальный заземляющий электрод.
- Система заземления TN-C-S используется в США и Канаде, тогда как во Франции, Италии и Японии используется система заземления TT.
- Система ТТ подходит для сельской местности из-за стоимости.
Заключение
Из приведенной выше информации можно сделать вывод, что неправильное заземление может вызвать ряд проблем, например:
- Неправильное заземление приводит к созданию более высокого потенциала в оборудовании. которые могут повредить оборудование и создать угрозу безопасности рабочего персонала.
- Может задержать устранение неисправностей, что приведет к недостаточному протеканию тока.
- Опасность возгорания из-за утечки электричества возрастает в геометрической прогрессии.
- Это может привести к снижению эффективности работы машины.
Кроме того, выбор системы заземления зависит от приоритета, присвоенного многим аспектам, упомянутым в таблице 1, соответствующей распределительной компанией и регулирующим органом округа.
Система заземления | YourStudent Gemini Wiki
В системах электроснабжения система заземления или система заземления представляет собой схему, которая соединяет части электрической цепи с землей (электричеством), тем самым определяя электрический потенциал проводников относительно проводящей поверхности Земли. .Выбор системы заземления может повлиять на безопасность и электромагнитную совместимость источника питания. В частности, это влияет на величину и распределение токов короткого замыкания в системе, а также на эффекты, которые он создает для оборудования и людей в непосредственной близости от цепи. Если неисправность в электрическом устройстве соединяет «горячий» (незаземленный) провод питания с открытой проводящей поверхностью, любой, кто прикоснется к нему, когда он электрически подключен к земле, замкнет цепь обратно к заземленному проводу питания и получит удар электрическим током.
Правила для системы заземления значительно различаются в зависимости от страны и между различными частями электрических систем. В большинстве низковольтных систем один провод питания подключается к земле (земле).
Защитное заземление (PE), известное как заземляющий провод оборудования в Национальном электротехническом кодексе США, позволяет избежать этой опасности, поддерживая открытые проводящие поверхности устройства под потенциалом земли. Во избежание возможного падения напряжения в этом проводнике не допускается протекание тока в нормальных условиях, но токи короткого замыкания обычно вызывают срабатывание предохранителя или автоматического выключателя, защищающего цепь, или срабатывают.Замыкание между фазой и землей с высоким импедансом, недостаточное для срабатывания защиты от сверхтока, все же может привести к срабатыванию устройства защитного отключения (прерыватель цепи замыкания на землю или GFCI в Северной Америке), если он присутствует.
Напротив, соединение с функциональным заземлением служит не только для защиты от ударов, но и для других целей, и обычно может пропускать ток. Наиболее важным примером функционального заземления является нейтраль в системе электроснабжения. Это токопроводящий провод, заземленный часто, но не всегда, только в одной точке, чтобы избежать прохождения токов через землю.NEC называет его заземляющим проводом питания , чтобы отличить его от заземляющего провода оборудования . Примеры устройств, которые используют функциональное заземление, включают ограничители перенапряжения и фильтры электромагнитных помех, определенные антенны и измерительные приборы.
В низковольтных распределительных сетях, которые распределяют электроэнергию среди самого широкого класса конечных потребителей, при проектировании систем заземления основной задачей является безопасность потребителей, использующих электроприборы, и их защита от поражения электрическим током.Система заземления в сочетании с защитными устройствами, такими как предохранители и устройства защитного отключения, должна в конечном итоге гарантировать, что человек не должен соприкасаться с металлическим предметом, потенциал которого по отношению к потенциалу человека превышает «безопасный» порог, обычно устанавливаемый примерно на 50 В.
В большинстве развитых стран розетки на 220/230/240 В с заземленными контактами были введены либо непосредственно перед Второй мировой войной, либо вскоре после нее, хотя их популярность значительно различалась по странам.В Соединенных Штатах и Канаде розетки на 120 В, установленные до середины 1960-х годов, обычно не имели контакта заземления. В развивающихся странах местная практика электромонтажа может не обеспечивать подключение к заземляющему штырю розетки.
При отсутствии заземления в устройствах, требующих заземления, часто используется нейтраль питания. Некоторые использовали специальные заземляющие стержни. Многие приборы на 110 В имеют поляризованные вилки, чтобы различать «под напряжением» и «нейтраль», но использование нейтрали питания для заземления оборудования может быть очень проблематичным.«Живой» и «нейтральный» могут случайно поменяться местами в розетке или вилке, или соединение нейтрали с землей может выйти из строя или быть неправильно установлено. Даже нормальные токи нагрузки в нейтрали могут вызвать опасные падения напряжения. По этим причинам в большинстве стран в настоящее время предусмотрены специальные соединения с защитным заземлением, которые теперь почти универсальны.
Если путь короткого замыкания между случайно находящимися под напряжением объектами и подключением к источнику питания имеет низкое сопротивление, ток короткого замыкания будет настолько большим, что устройство защиты от перегрузки по току (предохранитель или автоматический выключатель) разомкнется, чтобы устранить замыкание на землю.Если в системе заземления не предусмотрен металлический провод с низким сопротивлением между корпусами оборудования и возвратной магистралью (например, в отдельно заземленной системе TT), токи короткого замыкания меньше, и не обязательно срабатывает устройство защиты от перегрузки по току. В этом случае устанавливается датчик остаточного тока для обнаружения утечки тока на землю и прерывания цепи.
Терминология IEC [править | править источник]
Международный стандарт IEC 60364 различает три семейства схем заземления с использованием двухбуквенных кодов TN , TT и IT .
Первая буква указывает соединение между землей и оборудованием питания (генератором или трансформатором):
- «T» – Прямое соединение точки с землей (латинское: terra)
- «I» – Ни одна точка не соединена с землей (изоляцией), за исключением, возможно, высокого импеданса.
Вторая буква обозначает соединение между землей и питающим электрическим устройством:
- “T” – Прямое соединение точки с землей
- “N” – Прямое соединение с нейтралью в источнике установки, которая подключена к земле
Сети TN [править | править источник]
В системе заземления TN одна из точек в генераторе или трансформаторе соединена с землей, обычно это точка звезды в трехфазной системе.Корпус электрического устройства соединен с землей через это заземление на трансформаторе.
350 пикселей
Проводник, соединяющий открытые металлические части электроустановки потребителя, называется защитное заземление ( PE ; см. Также: Земля). Проводник, который подключается к нейтрали в трехфазной системе или по которому течет обратный ток в однофазной системе, называется нейтраль ( N ). Выделяют три варианта систем TN:
- TN-S
- PE и N – это отдельные проводники, которые соединяются вместе только около источника питания.Такое расположение является текущим стандартом для большинства жилых и промышленных электрических систем, особенно в Европе.
- TN − C
- Комбинированный PEN-проводник выполняет функции как PE, так и N. Редко используемый.
- TN-C-S
- В составе системы используется комбинированный провод PEN, который в какой-то момент разделен на отдельные линии PE и N. Комбинированный PEN-проводник обычно проходит между подстанцией и точкой входа в здание и разделен в служебной головке.В Великобритании эта система также известна как защитное многократное заземление (PME) из-за практики подключения объединенного нейтрального и заземляющего проводников к реальной земле во многих местах, чтобы снизить риск обрыва нейтрали – с помощью аналогичная система в Австралии и Новой Зеландии обозначается как с множественной заземленной нейтралью (MEN) .
250 пикселей 250 пикселей 250 пикселей TN-S : отдельные проводники защитного заземления (PE) и нейтрали (N) от трансформатора до потребляющего устройства, которые не соединяются друг с другом в любой точке после распределительной точки здания. TN-C : комбинированный провод PE и N на всем протяжении от трансформатора до потребляющего устройства. Система заземления TN-C-S : комбинированный провод PEN от трансформатора до точки распределения в здании, но отдельные проводники PE и N в фиксированной внутренней проводке и гибких шнурах питания. Питание TN-S и TN-C-S возможно от одного и того же трансформатора. Например, оболочки некоторых подземных кабелей разъедают и перестают обеспечивать хорошее заземление, и поэтому дома с «плохим заземлением» переводятся на TN-C-S.
СетьTT [править | править источник]
В системе заземления TT защитное заземление потребителя обеспечивается местным подключением к земле, независимо от любого заземления на генераторе.
Большим преимуществом системы заземления TT является отсутствие высокочастотных и низкочастотных шумов, которые проходят через нейтральный провод от подключенного оборудования. TT всегда был предпочтительным для специальных приложений, таких как телекоммуникационные площадки, которые выигрывают от заземления без помех.Также TT не имеет риска обрыва нейтрали.
В местах, где электроэнергия распределяется по воздушным линиям и используется ТТ, монтажные заземляющие проводники не подвергаются риску, если какой-либо воздушный распределительный провод сломается, скажем, упавшим деревом или веткой.
В эпоху до УЗО система заземления TT была непривлекательной для общего использования из-за ее худшей способности принимать высокие токи в случае короткого замыкания на PE (по сравнению с системами TN). Но поскольку устройства защитного отключения уменьшают этот недостаток, система заземления TT становится привлекательной для помещений, где все силовые цепи переменного тока защищены УЗО.
Система заземления TT используется по всей Японии, с УЗО в большинстве промышленных предприятий. Это может налагать дополнительные требования на частотно-регулируемые приводы и импульсные источники питания, которые часто имеют существенные фильтры, пропускающие высокочастотный шум к заземляющему проводнику.
350 пикселей
ИТ-сеть [править | править источник]
В сети IT электрическая распределительная система вообще не имеет заземления или имеет только высокоомное соединение.В таких системах используется устройство контроля изоляции для контроля импеданса.
350 пикселей
Сравнение [править | править источник]
ТТ IT TN-S TN-C TN-C-S Полное сопротивление контура замыкания на землю Высокая Самый высокий Низкий Низкий Низкий УЗО предпочтительнее? Да Нет Да Да Да Нужен заземляющий электрод на месте? Да Да Нет Нет Нет Стоимость PE проводника Низкий Низкий Самый высокий Наименее Высокая Риск выхода из нейтрального положения Нет Нет Высокая Самый высокий Высокая Безопасность Сейф Менее безопасный Самый безопасный Наименее безопасный Сейф Электромагнитные помехи Наименее Наименее Низкий Высокая Низкий Риски безопасности Высокое сопротивление контура (ступенчатые напряжения) Двойная неисправность, перенапряжение Сломанная нейтраль Сломанная нейтраль Сломанная нейтраль Преимущества Безопасный и надежный Непрерывность работы, стоимость Самый безопасный Стоимость Безопасность и стоимость Другая терминология [править | править источник]
В то время как национальные правила электромонтажа для зданий во многих странах соответствуют терминологии IEC 60364, в Северной Америке (США и Канада) термин «заземляющий проводник оборудования» относится к заземлению оборудования и заземляющим проводам в ответвленных цепях, а также «проводнику заземляющего электрода». “используется для проводников, соединяющих стержень заземления (или аналогичный) с сервисной панелью.«Заземленный провод» – это система «нейтраль». В стандартах Австралии и Новой Зеландии используется модифицированная система заземления PME, называемая множественной заземленной нейтралью (MEN). Нейтраль заземляется в каждой точке обслуживания потребителей, тем самым эффективно сводя разность потенциалов нейтрали к нулю по всей длине линий низкого напряжения.
Недвижимости [править | править источник]
Стоимость [править | править источник]
- Сети TN позволяют сэкономить на подключении к земле с низким сопротивлением на месте каждого потребителя.Такое соединение (заглубленная металлическая конструкция) требуется для обеспечения защитного заземления в системах IT и TT. Сети
- TN-C позволяют сэкономить на дополнительном проводе, необходимом для отдельных соединений N и PE. Однако, чтобы снизить риск обрыва нейтрали, необходимы специальные типы кабелей и большое количество соединений с землей. Для сетей
- TT требуется надлежащая защита RCD (прерыватель замыкания на землю).
Безопасность [править | править источник]
- В TN нарушение изоляции с большой вероятностью приведет к высокому току короткого замыкания, который вызовет срабатывание автоматического выключателя или предохранителя максимального тока и отключит L-проводники.В системах TT полное сопротивление контура замыкания на землю может быть слишком высоким, чтобы сделать это, или слишком высоким, чтобы сделать это в течение требуемого времени, поэтому обычно используется УЗО (ранее ELCB). В более ранних установках TT может отсутствовать эта важная функция безопасности, позволяющая CPC (защитный проводник цепи или PE) и, возможно, связанные металлические части в пределах досягаемости людей (открытые проводящие части и посторонние проводящие части) оставаться под напряжением в течение продолжительных периодов времени при неисправности. условиях, что является реальной опасностью.
- В системах TN-S и TT (и в TN-C-S за пределами точки разделения) для дополнительной защиты может использоваться устройство защитного отключения.При отсутствии какого-либо нарушения изоляции в устройстве потребителя выполняется уравнение I L1 + I L2 + I L3 + I N = 0, и УЗО может отключиться. питание, как только эта сумма достигает порогового значения (обычно 10-500 мА). Нарушение изоляции между L или N и PE с большой вероятностью вызовет срабатывание УЗО.
- В сетях IT и TN-C устройства защитного отключения с гораздо меньшей вероятностью обнаружат повреждение изоляции.В системе TN-C они также будут очень уязвимы для нежелательного срабатывания из-за контакта между заземляющими проводниками цепей на различных УЗО или с реальной землей, что делает их использование нецелесообразным. Также УЗО обычно изолируют нейтраль. Поскольку это небезопасно делать в системе TN-C, УЗО на TN-C следует подключать так, чтобы отключать только токоведущий провод.
- В несимметричных однофазных системах, в которых земля и нейтраль объединены (TN-C и часть систем TN-CS, в которой используется объединенная нейтраль и заземление), если есть проблема с контактом в проводе PEN, тогда все части системы заземления за пределами разрыва поднимутся до потенциала L-проводника.В несбалансированной многофазной системе потенциал системы заземления будет приближаться к потенциалу наиболее нагруженного токоведущего проводника. Такой рост потенциала нейтрали после разрыва известен как инверсия нейтрали . [1] Следовательно, соединения TN-C не должны проходить через штепсельные разъемы или гибкие кабели, где существует более высокая вероятность проблем с контактом, чем при фиксированной проводке. Также существует риск повреждения кабеля, который можно снизить за счет использования концентрической конструкции кабеля и нескольких заземляющих электродов.Из-за (небольшого) риска потери нейтрали, поднимающей “ заземленные ” металлические изделия до опасного потенциала, в сочетании с повышенным риском поражения электрическим током из-за близости или хорошего контакта с истинной землей, использование источников питания TN-CS запрещено в Великобритании для Площадки для автоприцепов и береговое снабжение лодок и категорически не рекомендуется для использования на фермах и открытых строительных площадках, и в таких случаях рекомендуется делать всю внешнюю проводку TT с УЗО и отдельным заземляющим электродом.
- В системах IT одиночное нарушение изоляции вряд ли вызовет протекание опасных токов через тело человека при контакте с землей, поскольку для протекания такого тока не существует цепи с низким сопротивлением.Однако первое нарушение изоляции может эффективно превратить систему IT в систему TN, а второе нарушение изоляции может привести к возникновению опасных телесных токов. Хуже того, в многофазной системе, если один из токоведущих проводов контактирует с землей, это приведет к тому, что другие фазные жилы будут повышаться до напряжения фаза-фаза относительно земли, а не до напряжения фаза-нейтраль. ИТ-системы также испытывают большие переходные перенапряжения, чем другие системы.
- В системах TN-C и TN-C-S любое соединение между объединенной нейтралью и землей жилой и телом земли может в конечном итоге проводить значительный ток при нормальных условиях и может переносить еще больший ток при обрыве нейтрали.Следовательно, размеры основных проводов уравнивания потенциалов должны быть рассчитаны с учетом этого; Использование TN-C-S не рекомендуется в таких ситуациях, как автозаправочные станции, где имеется сочетание большого количества заглубленных металлоконструкций и взрывоопасных газов.
Электромагнитная совместимость [править | править источник]
- В системах TN-S и TT потребитель имеет малошумное соединение с землей, которое не страдает от напряжения, возникающего на проводнике N в результате обратных токов и импеданса этого проводника.Это особенно важно для некоторых типов телекоммуникационного и измерительного оборудования.
- В системах TT каждый потребитель имеет собственное соединение с землей и не заметит никаких токов, которые могут быть вызваны другими потребителями на общей линии PE.
Правила [править | править источник]
- В Национальном электротехническом кодексе США и Канадском электротехническом кодексе для питания распределительного трансформатора используется комбинированный нейтральный и заземляющий проводник, но внутри конструкции используются отдельные нейтральный и защитный заземляющий проводники (TN-C-S).Нейтраль должна быть заземлена только на стороне питания разъединителя заказчика.
- В Аргентине, Франции (TT) и Австралии (TN-C-S) клиенты должны обеспечивать свои собственные заземляющие соединения.
- Япония регулируется законом PSE и использует заземление TT в большинстве установок.
- В Австралии используется система заземления с несколькими заземленными нейтралью (MEN), описанная в разделе 5 AS 3000. Для потребителей низкого напряжения это система TN-C от трансформатора на улице до помещения (нейтраль заземлен несколько раз вдоль этого сегмента), и систему TN-S внутри установки, от главного распределительного щита вниз.В целом это система TN-C-S.
- В Дании регулируется высокое напряжение (Stærkstrømsbekendtgørelsen), а в Малайзии Постановление об электроэнергии 1994 г. гласит, что все потребители должны использовать заземление TT, хотя в редких случаях может быть разрешено использование TN-C-S (используется так же, как в Соединенных Штатах). Для более крупных компаний правила другие.
Примеры применения [править | править источник]
- Большинство современных домов в Европе имеют систему заземления TN-C-S.Объединенная нейтраль и земля возникает между ближайшей трансформаторной подстанцией и выключателем (предохранитель перед счетчиком). После этого во всей внутренней проводке используются отдельные заземляющие и нейтральные жилы.
- Старые городские и пригородные дома в Великобритании, как правило, имеют источники питания TN-S, при этом заземление осуществляется через свинцовую оболочку подземного свинцово-бумажного кабеля.
- Старые дома в Норвегии используют IT-систему, а новые дома используют TN-C-S.
- В некоторых старых домах, особенно в домах, построенных до изобретения выключателей дифференциального тока и проводных домашних сетей, используется внутренняя схема TN-C.Это больше не рекомендуется.
- В лабораторных помещениях, медицинских учреждениях, строительных площадках, ремонтных мастерских, передвижных электрических установках и других средах, питаемых от двигателей-генераторов, где существует повышенный риск повреждения изоляции, часто используется система заземления IT, питаемая от изолирующих трансформаторов. Чтобы смягчить проблемы с двумя отказами в ИТ-системах, изолирующие трансформаторы должны обеспечивать только небольшое количество нагрузок каждая и должны быть защищены устройством контроля изоляции (обычно используется только в медицинских, железнодорожных или военных ИТ-системах из-за стоимости).
- В отдаленных районах, где стоимость дополнительного заземляющего проводника превышает стоимость местного заземления, сети TT обычно используются в некоторых странах, особенно в старых зданиях или в сельской местности, где в противном случае безопасности может угрожать поломка провод заземления, скажем, у упавшей ветки дерева. Поставка TT для отдельных объектов также наблюдается в основном в системах TN-C-S, где отдельное имущество считается неподходящим для поставок TN-C-S.
- В Австралии, Новой Зеландии и Израиле используется система TN-C-S; однако в настоящее время правила электромонтажа гласят, что, кроме того, каждый клиент должен обеспечить отдельное соединение с землей через соединение водопровода (если металлические водопроводные трубы входят в помещение потребителя) и специальный заземляющий электрод.В Австралии и Новой Зеландии это называется Multiple Earthed Neutral Link или MEN Link. Это звено MEN является съемным для целей проверки установки, но во время использования подключается либо системой блокировки (например, контргайками), либо двумя или более винтами. В системе МУЖЧИН первостепенное значение имеет целостность Нейтраля. В Австралии новые сооружения также должны связывать бетонную арматуру фундамента под влажными помещениями с заземляющим проводом (AS3000), обычно увеличивая размер заземления и обеспечивая выравнивание потенциалов в таких областях, как ванные комнаты.В старых установках нередко можно найти только соединение водопроводной трубы, и его можно оставить в таком виде, но необходимо установить дополнительный заземляющий электрод, если будут выполнены какие-либо работы по модернизации. Защитный заземляющий и нейтральный проводники объединяются до нейтральной перемычки потребителя (расположенной на стороне потребителя от нейтрального подключения счетчика электроэнергии) – за пределами этой точки защитное заземление и нейтральный проводники разделены.
Шаблон: развернуть раздел В сетях среднего напряжения (от 1 кВ до 72.5 кВ), которые гораздо менее доступны для населения, при проектировании системы заземления упор делается не столько на безопасность, сколько на надежность электроснабжения, надежность защиты и воздействие на оборудование при коротком замыкании. Только величина наиболее распространенных коротких замыканий между фазой и землей существенно зависит от выбора системы заземления, поскольку путь тока в основном закрыт через землю. Трехфазные силовые трансформаторы высокого / среднего напряжения, расположенные на распределительных подстанциях, являются наиболее распространенным источником питания для распределительных сетей, и тип заземления их нейтрали определяет систему заземления.
Существует пять типов заземления нейтрали: [2]
- Заземленная нейтраль
- Незаземленная нейтраль
- Заземленная через сопротивление нейтраль
- Низкоомное заземление
- Высокоомное заземление
- Реактивно-заземленная нейтраль
- Использование заземляющих трансформаторов
Заземленная нейтраль [править | править источник]
В твердый или непосредственно заземленная нейтраль, нейтраль трансформатора напрямую соединена с землей.В этом решении предусмотрен путь с низким импедансом для замыкания тока замыкания на землю, и, как результат, их величины сравнимы с токами трехфазного замыкания. [2] Поскольку нейтраль остается под потенциалом, близким к земле, напряжения в незатронутых фазах остаются на уровнях, аналогичных предаварийным; по этой причине эта система регулярно используется в сетях передачи высокого напряжения, где затраты на изоляцию высоки. [3]
Обнаруженный нейтральный [править | править источник]
В системе с незаземленной нейтралью , с изолированной нейтралью или с плавающей нейтралью , как и в системе IT, отсутствует прямое соединение точки звезды (или любой другой точки в сети) с землей.В результате токи замыкания на землю не имеют замыкания и, следовательно, имеют незначительные величины. Однако на практике ток короткого замыкания не будет равен нулю: проводники в цепи, особенно подземные кабели, имеют внутреннюю емкость относительно земли, что обеспечивает путь с относительно высоким импедансом. [4]
Системы с изолированной нейтралью могут продолжать работу и обеспечивать бесперебойное питание даже при замыкании на землю. [2] Однако, пока неисправность присутствует, потенциал двух других фаз относительно земли достигает нормального рабочего напряжения, создавая дополнительную нагрузку на изоляцию; нарушения изоляции могут вызвать дополнительные замыкания на землю в системе, теперь с гораздо более высокими токами. [3]
Наличие непрерывного замыкания на землю может представлять значительный риск для безопасности: если ток превышает 4–5 А, возникает электрическая дуга, которая может сохраняться даже после устранения повреждения. [4] По этой причине они в основном ограничены подземными и подводными сетями, а также промышленными приложениями, где потребность в надежности высока, а вероятность контакта с человеком относительно низка. В городских распределительных сетях с несколькими подземными фидерами емкостной ток может достигать нескольких десятков ампер, что создает значительный риск для оборудования.
Преимущество низкого тока повреждения и продолжения работы системы после этого нивелируется присущим ему недостатком, заключающимся в том, что место повреждения трудно обнаружить. [5]
Шаблон: Портал
Сравнение характеристик трех систем заземления для защиты микросетей в режиме подключения к сети
Интеллектуальная сеть и возобновляемые источники энергии
Vol.2 № 3 (2011), Идентификатор статьи: 6647,10 страниц DOI: 10.4236 / sgre.2011.23024Сравнение характеристик трех систем заземления для защиты микросетей в режиме подключения к сети
Рашад Мохаммедин Камель, Аймен Чауачи, Кен Нагасака
Экологическая энергетика, Департамент электроники и информационной инженерии, Токийский университет сельского хозяйства и технологий, Токио, Япония.
Электронная почта: [email protected], [email protected], [email protected]
Поступила 31 декабря 2010 г .; отредактировано 22 мая 2011 г .; принята 29 мая 2011 г.
Ключевые слова: Защита микросетей, системы заземления, ток короткого замыкания, напряжение прикосновения, микроисточники и инверторы, режим подключения к сети
РЕЗЮМЕ
В этой статье представлены, проверены и сравниваются три системы заземления (TT , TN и IT) для защиты микросетей (MG) от различных типов неисправностей в подключенном режиме.Основным вкладом в эту работу является включение моделей всех микроисточников, подключенных к MG с помощью силовых электронных инверторов. Поочередные инверторы снабжены ограничителями тока, которые также включены в модели инверторов, чтобы точно имитировать реальную ситуацию в MG во время отказов. Результаты показали, что наиболее подходящей системой заземления для защиты MG в режиме подключения является система заземления TN.Эта система приводит к соответствующему значению тока короткого замыкания, достаточному для активации реле защиты от перегрузки по току. При использовании системы TN напряжения прикосновения к неисправной шине и шинам всех других потребителей меньше безопасного значения, если ограничитель тока включен в трансформатор главной сети, соединяющей MG. Для двух других систем заземления (TT и IT) ток короткого замыкания невелик и почти равен току перегрузки, поэтому реле защиты от перегрузки по току не может различать ток короткого замыкания и ток перегрузки.Все модели микроисточников, систем заземления, инверторов, главной сети и схем управления построены с использованием среды Matlab ® / Simulink ® .
1. Введение
Заземление электросети требует, чтобы ее сетевой объект и электрооборудование потребителя были заземлены, чтобы обеспечить безопасность и снизить вероятность повреждения оборудования.Эффективное заземление предотвращает длительные перенапряжения и сводит к минимуму риск поражения электрическим током. Заземление также обеспечивает заранее определенный путь для токов утечки на землю, которые используются для отключения неисправной установки или цепи с помощью защитных устройств. Микросеть (MG) является уникальным примером распределительной системы и требует тщательной оценки, прежде чем принимать решение о системе заземления.
MG состоит из группы микроисточников, систем накопления энергии (например, маховика) и нагрузок, работающих как единая управляемая система. Уровень напряжения MG составляет 400 Вольт или меньше. Архитектура MG выполнена радиальной с несколькими фидерами. MG часто обеспечивает как электричество, так и тепло в местные районы. MG может работать как в режиме подключения к сети, так и в изолированном режиме, как подробно описано в нашем предыдущем исследовании [1-10].
Микроисточники обычно изготавливаются из множества новых технологий, например микрогазовая турбина, топливный элемент, фотоэлектрическая система и несколько видов ветряных турбин. Система накопления энергии часто представляет собой систему с маховиком. Микроисточники и маховик не подходят для подачи энергии в сеть напрямую [11]. Они должны быть связаны с сетью через каскад инвертора.Таким образом, использование силовых электронных интерфейсов в MG приводит к ряду проблем при проектировании и эксплуатации MG. Одной из основных задач является проектирование защиты MG для соответствия соответствующим национальным кодам распределения и для поддержания безопасности и стабильности MG как в режиме подключения к сети, так и в изолированном режиме.
Однако MG на основе инвертора обычно не может обеспечить требуемых уровней тока короткого замыкания.В крайних случаях вклад тока короткого замыкания от микроисточников может быть только вдвое или меньше тока нагрузки [12,13]. Некоторые устройства измерения перегрузки по току даже не будут реагировать на этот уровень перегрузки по току. Кроме того, защита от повышенного / пониженного напряжения и частоты может не обнаруживать неисправности MG из-за управления напряжением и частотой MG. Эта уникальная природа MG требует свежего взгляда на конструкцию и работу защиты.Это задача данной рукописи.
В данной рукописи представлены и применены три системы заземления для защиты MG в режиме соединения. Два основных вклада этой рукописи: 1) Рассмотрение моделей всех микроисточников (и их инверторов), установленных в MG, и 2) Включенный ограничитель тока с каждым инвертором внутри MG для точного моделирования реальной ситуации.
Три системы заземления реализованы и протестированы на MG. Приведено сравнение производительности трех систем. Наиболее подходящая система заземления определяется путем сравнения.
Для проведения предлагаемого исследования эта рукопись организована следующим образом: Раздел 2 описывает три разработанные системы заземления.В разделе 3 представлены характеристики неисправностей в каждой системе заземления, а также преимущества и недостатки каждой системы. Сеть MG включала все микроисточники, инверторы и систему заземления, представленную в разделе 4. В разделе 5 представлены результаты, полученные с применением трех систем заземления, и последовательность событий, происходящих с каждой системой заземления. Выводы представлены в разделе 6.
2. Типы систем заземления
Распределительную систему низкого напряжения (НН) можно определить по ее системе заземления. Они обозначаются пятью буквами T (прямое соединение с землей), N (нейтраль), C (комбинированный), S (отдельный) и I (изолированный от земли). Первая буква обозначает способ заземления нейтрали трансформатора (источника питания), а вторая буква обозначает способ заземления металлоконструкций установки (каркаса).Третья и четвертая буквы обозначают функции нейтрального и защитного проводов соответственно. Возможны три конфигурации [14]:
1) TT: нейтраль трансформатора заземлена и корпус заземлен.
2) TN: нейтраль трансформатора заземлена, корпус подключен к нейтрали.
3) IT: незаземленная нейтраль трансформатора, заземленный корпус.
Система TN включает три подсистемы: TN-C, TN-S и TN-C-S, как описано в следующих подразделах.
2.1. Система заземления TT
В этой системе источник питания имеет прямое соединение с землей. Все открытые токопроводящие части установки также подключены к заземляющему электроду, который электрически не зависит от заземления источника.Структура системы TT показана на рисунке 1 [15].
Рисунок 1. Конфигурация системы заземления TT.
2.2. Система заземления TN
В системе заземления TN источник питания (нейтраль трансформатора) напрямую подключается к земле, а все открытые проводящие части установки подключаются к нейтральному проводнику.Безопасность персонала гарантируется, а вот безопасность имущества (пожар, повреждение электрооборудования) – в меньшей степени. Три подсистемы в системе заземления TN описаны ниже с их основными характеристиками.
2.2.1. Система заземления TN-C
Как показано на Рисунке 2 (a), система TN-C имеет следующие особенности:
1) Функции нейтрали и защиты объединены в одном проводе по всей системе.(PEN – защитная заземленная нейтраль).
2) Источник питания напрямую подключен к земле, а все открытые проводящие части установки подключены к PEN-проводу.
2.2.2. Система заземления TN-S
Архитектура системы TN-S показана на Рисунке 2 (b) и имеет следующие особенности:
1) Система TN-S имеет отдельные нейтральный и защитный проводники по всей системе.
2) Источник питания напрямую заземлен. Все открытые токопроводящие части установки подключаются к защитному проводу (PE) через главный зажим заземления установки.
2.2.3 Система заземления TN-CS
Конфигурация системы заземления TN-CS показана на Рисунке 2 (c) и имеет следующие особенности:
1) Функции нейтрали и защиты объединены в одном проводе в части система TN-CS.Электропитание – TN-C, а расположение в установке – TN-S.
2) Использование TN-S ниже TN-C.
3) Все открытые токопроводящие части установки подключаются к PEN-проводнику через главную клемму заземления и нейтраль, причем эти клеммы соединяются вместе.
2.3. Система заземления IT
В этой системе источник питания подключается к
(a) (b) (c)
Рисунок 2. (a): Конфигурация системы заземления TN-C; (b): конфигурация системы заземления TN-S; (c): система заземления TN-C-S.
Заземление посредством преднамеренно введенного высокого импеданса заземления (заземленная по сопротивлению система IT) или изолировано от земли, как показано на Рисунке 3. Все открытые проводящие части установки подключены к заземляющему электроду.
Каждая открытая проводящая часть должна быть заземлена, чтобы удовлетворять следующим условиям для каждой цепи [16]:
(1)
где:
R b : Сопротивление заземляющего электрода для открытых проводящих частей.
I d : Ток повреждения, учитывающий токи утечки и полное сопротивление заземления электроустановки.
3. Поведение при отказе и характеристики различных систем заземления
Нарушение изоляции в электрической установке представляет опасность для людей и оборудования.В то же время это может вызвать отключение электроэнергии. Токи и напряжения короткого замыкания различаются от одной системы заземления к другой, как описано в следующих подразделах.
3.1. Поведение при повреждении в системе заземления TN
На рисунке 4 показано поведение при повреждении в системе заземления TN и путь тока повреждения.При наличии повреждения изоляции ток повреждения I d ограничивается только импедансом кабелей контура повреждения. Короткое замыкание pro-
Рис. 4. Поведение при неисправности в системе заземления TN-S.Устройства защиты
(автоматический выключатель или предохранители) обычно обеспечивают защиту от повреждений изоляции с автоматическим отключением в соответствии с заданным максимальным временем отключения (в зависимости от напряжения между фазой и нейтралью U o ). Типичные времена отключения в системе заземления TN приведены в таблице 1 в соответствии с IEC 60364 (U L – ограниченное безопасное напряжение).
3.1.1. Преимущества системы заземления TN
1) Система заземления TN всегда обеспечивает обратный путь при повреждениях в сети низкого напряжения. Заземлители трансформатора и всех потребителей соединены между собой. Это обеспечивает распределенное заземление и снижает риск того, что у клиента нет безопасного заземления.
2) Уменьшите сопротивление заземления PEN-проводника.
3) Система TN имеет то преимущество, что в случае нарушения изоляции, напряжения повреждения (напряжения прикосновения) обычно меньше, чем в системах заземления TT. Это связано с падением напряжения в фазном проводе и меньшим сопротивлением PEN-проводника по сравнению с заземлением потребителей в системах TT.
4) Отсутствие перенапряжения для изоляции оборудования.
5) Система TN-S обладает лучшими характеристиками электромагнитной совместимости (ЭМС) для 50 Гц и высокочастотных токов, особенно когда применяется кабель низкого напряжения с заземленной оболочкой.
6) Система заземления TN может работать с простой защитой от перегрузки по току.
7) Высокая надежность отключения неисправности более чем на
Таблица 1. Время торможения в системе TN (взято из таблиц 41 и 48A IEC 60364).
текущих устройства (т.е. ток короткого замыкания достаточно велик, чтобы активировать устройства защиты от перегрузки по току).
3.1.2. Недостатки системы заземления TN
1) Неисправности в электрической сети на более высоком уровне напряжения могут переместиться в заземление сети низкого напряжения, вызывая напряжения прикосновения у потребителей низкого напряжения.
2) Неисправность в сети низкого напряжения может вызвать напряжение прикосновения у других потребителей низкого напряжения.
3) Повышение потенциала открытых проводящих частей с нейтральным проводником в случае обрыва нейтрального сетевого проводника, а также для замыканий фазы низковольтной сети на нейтраль и фазы на землю, а также при замыканиях среднего и низкого напряжения.
4) Коммунальное предприятие несет ответственность не только за надлежащее заземление, но и за безопасность потребителей во время нарушений в электросети.
5) Установка защиты в случае модификации сети (увеличение сопротивления контура короткого замыкания).
6) Система TN-C менее эффективна в отношении проблем электромагнитной совместимости (ЭМС).
3.2. Поведение при отказе в системе заземления TT
Рисунок 5 поясняет, что в системе заземления TT возникает неисправность. Когда происходит нарушение изоляции, ток повреждения I d в основном ограничивается сопротивлениями заземления (R a и R b ).По крайней мере, одно устройство защитного отключения (УЗО) должно быть установлено на стороне питания установки. Для увеличения доступности электроэнергии использование нескольких УЗО обеспечивает селективность по времени и току при отключении [16].
3.2.1. Преимущества системы заземления TT
1) Наиболее распространенная система заземления.
2) Неисправности в сети низкого и среднего напряжения не переносятся на других потребителей в сети низкого напряжения.
3) Хорошее состояние безопасности, так как повышение потенциала заземленной проводящей части должно быть ограничено на уровне 50 В для неисправности внутри установки и 0 В для неисправности в сети.
4) Простое заземление установки и простота реализации.
5) Нет влияния расширения сети.
3.2.2. Недостатки системы заземления TT
1) Каждому заказчику необходимо установить и обслуживать свою собственную систему заземления
Рисунок 5. Поведение при неисправности в системе заземления TT.
заземляющий электрод. Безопасность и защита зависят от заказчика, поэтому полная надежность не гарантируется.
2) Высокое перенапряжение может возникнуть между всеми токоведущими частями, а также между токоведущими частями и проводом защитного заземления.
3) Возможное перенапряжение для изоляции оборудования установки.
3.3. Поведение при повреждениях в системе заземления IT
3.3.1. Первое повреждение в системе заземления IT
На рисунке 6 показано возникновение первого повреждения в системе заземления IT. Напряжение короткого замыкания низкое и не опасно. Следовательно, нет необходимости отключать установку в случае единичной неисправности.Однако важно знать, что есть неисправность, и ее необходимо отслеживать и устранять в кратчайшие сроки, прежде чем произойдет вторая неисправность. Для удовлетворения этой потребности информация о неисправностях предоставляется устройством контроля изоляции (IMD), контролирующим все токоведущие проводники, включая нейтраль [16]. Когда нейтраль не распределена (трехфазное трехпроводное распределение), должно выполняться следующее условие [16]:
(2)
где:
Z S = полное сопротивление контура замыкания на землю, включающего фазный провод. и защитный провод.
I f = ток повреждения.
U o = напряжение между фазой и нейтралью.
Когда нейтраль распределена (трехфазное четырехпроводное распределение и однофазное распределение), должно выполняться следующее условие [16]:
(6.3)
, где:
= полное сопротивление контура замыкания на землю, включающего нейтральный провод и защитный провод.
Рисунок 6. Ток первого повреждения изоляции в системе заземления IT.
3.3.2. Вторая неисправность в системе заземления IT
На рисунке 7 показано возникновение второй неисправности в системе заземления IT. Максимальное время отключения для системы заземления IT указано в таблице 2 (как в таблицах 41B и 48A IEC 60364) [16].
Система заземления IT, используемая, когда важны безопасность людей и имущества, а также непрерывность обслуживания.
Рисунок 7. Второй ток повреждения изоляции в системе IT (распределенная нейтраль).
Таблица 2. Максимальное время отключения в системе заземления IT (вторая неисправность).
4. Архитектура исследуемой микросети
На рисунке 8 представлена однолинейная диаграмма исследуемого MG. Исследуемый MG подключен к основной сети через трехфазный трансформатор ∆ / 400 кВА, 20 / 0,4 кВ. MG состоит из 7 автобусов. Маховик (накопитель) мощностью 30 кВт / 0,5 кВтч подключен к шине 1.Система ветроэнергетики (10 кВт) подключена к шине 2. Две фотоэлектрические панели мощностью 10 кВт и 3 кВт подключены к шинам 4 и 5 соответственно. Одновальная микротурбина (SSMT) мощностью 25 кВт подключена к шине 6. Автобус 7 снабжен твердооксидным топливным элементом (SOFC) мощностью 20 кВт. Все компоненты MG (микроисточники, инверторы с разными схемами управления, нагрузки и т. Д.)) подробно смоделированы в нашем предыдущем исследовании [1-10].
Разработанная модель носит общий характер и может использоваться для исследования поведения MG при всех типах неисправностей. Короткое замыкание, представленное в этом исследовании, представляет собой однофазное замыкание на землю, которое является наиболее частым повреждением в помещениях потребителей. В имитационной модели учтены микроисточники. Предполагается, что все силовые электронные инверторы, которые используются для взаимодействия с микроисточниками, снабжены ограничителями тока для ограничения тока повреждения примерно до 150% от тока полной нагрузки инвертора.Этот ограничитель тока включен в каждую схему инвертора, чтобы защитить полупроводниковые переключатели инвертора от повреждений и точно представить реальную ситуацию. На рисунке 8 проиллюстрирован исследуемый MG. Параметры линии приведены в таблице 3 [17-21].
Полная модель Matlab ® / Simulink ® , созданная для тестирования трех систем заземления, показана в конце этого документа (рисунок 17).
5. Производительность трех систем заземления в защите MG в режиме соединения
В этом случае MG работает в режиме соединения. Основная сетка представляет собой свободную (опорную) шину для MG. Исследуемое возмущение представляет собой короткое замыкание (однофазное замыкание на землю), возникающее в питающей сети потребителя на шине №2. Ток повреждения, напряжения прикосновения на всех потребителях, напряжение исправных фаз и напряжение нейтрали главного трансформатора показаны ниже. цифры (рисунки 9-16), когда в MG используются три системы заземления (TN-S, TT и IT).
Из результатов, показанных на предыдущих рисунках, можно сделать следующие выводы:
1) На рисунке 9 показан ток короткого замыкания в режиме подключения к сети. При использовании системы заземления TN-S ток короткого замыкания очень высок (максимальное значение почти 1900 А). Это связано с тем, что основная сеть участвует в большей части тока короткого замыкания.В нашем случае с основной сеткой нет ограничителя тока. В реальных ситуациях ограничитель тока обычно включается последовательно с основным.
Рисунок 8. Однолинейная схема исследуемого MG.
Рисунок 9.Ток короткого замыкания с тремя системами заземления в режиме подключения к сети.
Сетьво время периода отказа, чтобы ограничить ток короткого замыкания до определенного уровня, который может быть легко сброшен с помощью устройств защиты от перегрузки по току небольшого номинала. С другой стороны, в системах заземления TT и IT ток короткого замыкания немного увеличивается, чем значение в установившемся режиме.
2) На рисунке 10 показано напряжение прикосновения в месте повреждения. При использовании системы заземления TN-S значение напряжения прикосновения мало по сравнению с двумя другими системами заземления, однако оно больше, чем значение, ограниченное безопасностью (U L = 50 Вольт). Это связано с большим значением тока повреждения. В реальной ситуации это напряжение прикосновения (с системой заземления TN-S) меньше, чем значение, показанное на Рисунке 10, из-за уменьшения тока короткого замыкания путем включения ограничителя тока последовательно с основной сетью.С другой стороны,
Рисунок 10. Напряжение прикосновения на потребителе шины №2 (неисправная шина).
с использованием системы заземления TT, напряжение прикосновения в месте повреждения очень высокое. Чтобы уменьшить это значение с помощью системы заземления TT, потребители должны использовать заземляющий электрод с низким сопротивлением.Для системы заземления IT напряжение прикосновения в месте повреждения равно нулю. На всех оставшихся шинах MG напряжение прикосновения с системой заземления TN-S меньше предельного значения безопасности, как показано на Рисунках 11–14. Напряжения прикосновения на всех шинах MG, кроме неисправной шины, при использовании систем заземления TT и IT почти одинаковы. до нуля.
3) На рисунке 15 показаны напряжения исправных фаз (неповрежденных фаз) в месте повреждения.Как показано, наиболее опасной системой является система IT, в которой напряжение между исправными фазами и нейтралью подскакивает до значения, равного фазному напряжению (т. Е. Умноженному на), и устранение последствий неисправности должно быть быстро устранено для защиты оборудования, подключенного к двум исправным фазам. все автобусы MG. В системах заземления TT и TN-S напряжения на исправных фазах имеют небольшое падение.
Рисунок 11.Напряжение прикосновения на потребителе шины №4.
Рисунок 12. Напряжение прикосновения на потребителе шины №5.
Рисунок 13. Напряжение прикосновения на потребителе шины №6.
Рисунок 14. Напряжение прикосновения на потребителе шины №7.
Рисунок 15. Напряжение исправных фаз (на шине №2).
4) На рисунке 16 показано напряжение нейтральной точки основной сети.Как показано, при использовании системы заземления IT это значение перескакивает на значение фазного напряжения (в идеале равное нулю) и вызывает скачок напряжения всех исправных фаз до линейного значения на всех шинах MG. В двух других системах заземления (TN-S и TT) напряжение нейтральной точки имеет небольшое значение из-за несимметричных нагрузок в MG.
5) В заключение, система TN-S является наиболее подходящей системой заземления для защиты MG в режиме подключения к сети, однако ограничитель тока следует использовать последовательно с основной сетью для ограничения тока повреждения, снижения напряжения прикосновения на поврежденной шине и снизить номинальные характеристики устройств максимальной токовой защиты, используемых для устранения неисправностей в MG в режиме подключения к сети.
6. Выводы
В этом документе используются три системы заземления для защиты MG от различных повреждений в режиме подключения к сети. Из результатов видно, что
Рисунок 16. Напряжение в нейтральной точке главного трансформатора.
Рисунок 17. Matlab © / Simulink © Разработанная модель для MG с системой стирания.
Наиболее подходящей системой является система заземления TN. Это связано с тем, что тока короткого замыкания с системой заземления TN достаточно для срабатывания реле защиты.С другой стороны, для двух других систем заземления (TT и IT) реле защиты не может различать ток короткого замыкания и ток перегрузки. Кроме того, напряжения прикосновения к неисправной шине меньше, чем напряжение прикосновения при использовании системы заземления TT. В то время как с системой заземления TT напряжение прикосновения на неисправной шине очень высокое и превышает предельное значение безопасности. Чтобы решить эту проблему, все потребители должны использовать заземляющие электроды с низким сопротивлением, чтобы снизить напряжение прикосновения до предельного значения безопасности.При использовании системы заземления IT, напряжения исправных фаз почти удвоятся (220 В стало 380 В) и вызовут напряжение для всего оборудования, которое питается от исправных фаз. В режиме подключения к сети следует использовать ограничитель тока, чтобы уменьшить ток повреждения, который участвует в основной сети, и, следовательно, уменьшить напряжение прикосновения на неисправной шине.
В заключение следует отметить, что система заземления TN является самой лучшей системой для защиты MG с точки зрения тока короткого замыкания и напряжений прикосновения.Судя по результатам этой статьи, система заземления TN является наиболее рекомендуемой системой для защиты MG в режиме подключения к сети. Кроме того, следует использовать ограничитель тока основной сети для снижения напряжения прикосновения на всех потребителях MG.
ССЫЛКИ
- Камель Р.М. и Б. Керманшахи, «Проектирование и реализация моделей для анализа динамических характеристик распределенных генераторов в микросети. Часть I: микротурбина и твердооксидный топливный элемент», Scientia Iranica, Transactions D, Computer Наука и техника и электротехника, Vol.17, No. 1, июнь 2010 г., стр. 47-58.
- Р. М. Камель, А. Чауачи и К. Нагасака, «Повышение динамического отклика MicroGrid с использованием нового пропорционального интегрального контроллера шага ветровой турбины и нейро-нечеткого фотоэлектрического контроллера слежения за точкой максимальной мощности», Электрические компоненты и системы, Vol. 38, No. 2, Januaruy 2010, pp. 212-239.
- р.М. Камель, А. Чауачи и К. Нагасака, «Сглаживание энергии ветра с использованием контроллера шага с нечеткой логикой и системы конденсаторов энергии для улучшения характеристик микросетей в автономном режиме», Energy, Vol. 35, № 4, март 2010 г., стр. 2119-2129. doi: org / 10.1016 / j.energy.2010.01.030
- RM Kamel, A. Chaouachi и K. Nagasaka, «Повышение динамического отклика в переходных процессах микросети во время snd после огромных и множественных нарушений путем подключения к ближайшим микросетям», Международный журнал устойчивой энергетики, Vol.30, № 4, август 2010 г., стр. 223–245. doi: org / 10.1080 / 1478646X.2010.509499
- Камель Р.М., А. Чауачи и К. Нагасака, «Влияние сбоя микроисточников на динамические характеристики микросети во время и после процесса обособления», ISESCO Science and Technology Vision, Vol. 6, No. 9, май 2010 г., стр. 2-10.
- Камель Р.М., Камель А.Чауачи и К. Нагасака, «Улучшение переходного динамического отклика микросети, последующее отключение и отказ микроисточников за счет двух соединенных соседних микросетей», ISESCO Science and Technology Vision, Vol. 5, № 8, ноябрь 2009 г., стр. 46-55.
- Р. М. Камель, А. Чауаши и К. Нагасака, «Новый контроллер шага PI и система конденсаторов энергии для уменьшения колебаний энергии ветра и поддержания устойчивости микросетей после последующих островков», Международный журнал Power & Energy Systems, Vol.30, No. 2, апрель 2010 г., стр. 131-138.
- Р. М. Камель и Б. Керманшахи, «Оптимальный размер и расположение распределенных генераторов для минимизации потерь мощности в первичной распределительной сети», Scientia Iranica, Transactions D, Компьютерные науки и инженерия и Электротехника, Vol. 16, № 6, декабрь 2009 г., стр. 137–144.
- р.М. Камель, А. Чауаши и К. Нагасака, «Снижение выбросов углерода и снижение потерь мощности помимо улучшения профилей напряжения с использованием микросетей», «Низкоуглеродная экономика», Vol. 1, No. 1, октябрь 2010 г., стр. 1-7. doi: org / 10.4236 / lce.2010.11001
- Р. М. Камель, А. Чауаши и К. Нагасака, «Влияние рейтинга ветроэнергетической системы на переходные динамические характеристики микросети в автономном режиме», Низкоуглеродная экономика, Том.1, № 1, октябрь 2010 г., стр. 28–37. doi: org / 10.4236 / lce.2010.11005
- С. Барсали и др., «Методы управления рассредоточенными генераторами для повышения непрерывности электроснабжения», Зимнее собрание энергетического общества, Нью-Йорк, 27–31 января 2002 г., том . 2. С. 27-37.
- С. Р. Уолл, «Производительность распределенной генерации с инверторным интерфейсом», 2001 Конференция и выставка по передаче и распределению IEEE / PES, Атланта, 28 октября – 2 ноября 2001 г., Vol.2. С. 945-950.
- Н. Джаяварна и др., «Задача TE2 – Вклад тока короткого замыкания от преобразователей», проект отчета микросетей для задачи TE2, Европейская комиссия, 2004 г.
- К. Преве, «Защита электрических сетей», ISTE Ltd, Лондон, 2006.
- Б. Лакруа и Р. Кальвас, «Системы заземления в низковольтном оборудовании», Методика Кайера компании Schneider Electric, No.172, март 2002.
- Н. Джаяварна, М. Лоренцу и С. Папатанассиу, «Обзор заземления в микросети», Проект «Крупномасштабная интеграция микрогенерации в низковольтные сети» MICROGRIDS, РАБОЧИЙ ПАКЕТ E, № 1 , 23 апреля 2004 г.
- С. Папатанассиу, Н. Хатциаргириу и К. Струнц, «Эталонная сеть микросетей низкого напряжения», Материалы симпозиума СИГРЭ: Энергетические системы с рассредоточенной генерацией, Афины, 13–16 апреля 2005 г.
- W. Xueguang, N. Jayawarna, Y. Zhang, N. Jenkins, JP Lopes, C. Moreira, A. Madureira и J. Pereira da Silva, «Рекомендации по защите микросетей», конечный результат DE2 для микросетей ЕС проект, июнь 2005 г.
- WGE4 – Рабочая группа по безопасности подстанций, «Руководство IEEE по безопасности при заземлении подстанций переменного тока», Стандарт IEEE 80-2000 (пересмотр стандарта IEEE 80-1986), 2000 г.
- «Анализ подстанций в городских районах», Safe Engineering Services & Technologies Ltd., Монреаль, версия 8, январь 2000 г.
- К. Марней, Ф.Дж. Робджо и А.С. Сиддики, «Форма MicroGrid», Зимнее собрание IEEE PES, нов. Йорк, январь 2001 г.
Принципы защитного многократного заземления (PME) | by Voltimum
Поскольку большинство низковольтных источников питания как для новых, так и для существующих электрических установок подключены к заземляющему зажиму PME, в этой статье обсуждаются рабочие характеристики этой конкретной схемы питания, которая в целом известна как система TN-CS. .
Как показано на рис. 1, в схеме PME нейтральный проводник питания выполняет функции как защитного, так и нейтрального проводников и подключается к нескольким точкам заземления в сети питания. Нейтральный провод питания, часто называемый PEN (комбинированный защитный и нейтральный) или CNE (комбинированный нейтральный и заземляющий) проводник, оканчивается на распределительном устройстве (выключатель), где достигается соединение заземляющего проводника с питающей нейтралью. по внутренней ссылке, предоставленной дистрибьютором.
Использование комбинированного провода применяется только к источнику питания, а не к установке потребителя. Следовательно, за исключением обстоятельств, разрешенных Правилом 543.4.2, в установке потребителя должны использоваться отдельные нейтральный и заземляющий проводники (см. Правило 543.4.1).
Поскольку нейтраль питания соединена с землей в системе PME, путь возврата при коротком замыкании как при замыкании на землю, так и при замыкании на нейтраль проходит через комбинированный провод. Преимущество использования комбинированного проводника таким образом заключается в том, что он обеспечивает обратный путь с низким импедансом, что обеспечивает быстрое отключение источника питания в условиях неисправности.Для системы TN-C-S распределители питания устанавливают максимальное полное сопротивление Ze контура внешней неисправности 0,35 Ом.
Там, где применяются условия PME, обратный ток имеет два возможных пути: через комбинированный проводник и через общую массу Земли. В зависимости от их относительных сопротивлений некоторый ток, называемый отклоняемым или циркулирующим нейтральным током, может возвращаться через общую массу Земли. В опасных местах, таких как бензозаправочные станции, это может представлять риск возгорания или взрыва, поэтому использование PME в таких местах запрещено.Некоторые другие соображения, касающиеся поставок PME, заключаются в следующем.
В нормальных условиях между клеммой заземления PME в источнике установки и общей массой Земли может существовать небольшая разница в напряжении, в зависимости от конфигурации и нагрузки распределительной сети.
Это небольшое напряжение, превышающее потенциал Земли, при определенных условиях может создавать возможность «воспринимаемого шока» для человека, одновременно контактирующего с открытой проводящей частью или посторонней проводящей частью и «потенциалом Земли».Особенно в местах с пониженным сопротивлением тела из-за присутствия воды, например в душевой на спортивном сооружении.
Как показано на Рис. 2, обрыв в PEN-проводнике в сети может привести к тому, что объединенная клемма нейтрали / заземления в вырезе в помещении потребителя превысит потенциал земли из-за несущих токов нагрузки от установок ниже по потоку от обрыв цепи. Следовательно, защитные проводники, подключенные к этой клемме, также могут иметь повышенный потенциал; это означает, что любые металлические части, такие как газопровод, подключенный к установке потребителей, также могут превышать потенциал земли, создавая риск поражения электрическим током для любого человека, находящегося в одновременном контакте с такими частями и общей массой Земли.
По этим причинам, если имеется клемма заземления PME, ее использование может быть нецелесообразным в некоторых помещениях и запрещено в некоторых других. Например, Правило 9 (4) Правил по качеству и непрерывности электроснабжения 2002 (с поправками) запрещает подключение комбинированного нейтрального и защитного проводов к любым металлическим конструкциям в караване или лодке. Подключение к терминалу PME разрешено для стационарных зданий в этих местах, таких как офисы, рестораны или магазины, но его нельзя использовать для припасов для швартовки караванов или лодок.
Чтобы свести к минимуму риски, связанные с PME, комбинированный проводник заземляется в нескольких точках по всей сети, и обеспечивается соединение в соответствии с BS 7671 внутри установки потребителя. Из-за низкого импеданса контура заземления в системе PME может протекать более высокий ток короткого замыкания, поэтому размеры основных защитных заземляющих проводов должны соответствовать нейтральному проводнику источника питания и таблице 54.
