Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Система заземления TN-C-S: схема подключения ПУЭ

В электроустановках, спроектированных до 30-х годов ХХ века, устанавливалась система заземления TN-C. Позже она применялась в основном в жилом фонде СССР. Недостаток этой конструкции в том, что нулевой проводник N и заземляющий PE объединены в одном проводе PEN. Фактически, при соединении корпуса электроприбора с этим проводником вместо заземления получается защитное зануление.

Более совершенной является заземление типа TN-S, но оно дороже, чем TN-C. При реконструкции электроснабжения зданий и монтаже этого вида защиты необходимо менять линии электропередач от трансформаторной подстанции до розетки.

Для решения этой проблемы была создана система заземления TN-C-S, являющаяся компромиссным вариантом между этими типами защиты. Её особенностью является наличие объединённого проводника PEN, который в месте, определяемом ПУЭ, разделяется на два провода – заземляющий PE и нейтральный N.

В системе TN-C-S оба этих провода подключаются к розеткам или к клеммникам к соответствующим контактам.

Провод РЕ не имеет разрывов и выключателей на всём протяжении и соединяется с корпусом электрооборудования, а N подключается к питающим выводам розеток.

В этой статье подробно рассматривается устройство этой системы, а так же достоинства и недостатки схемы заземления TN-C-S.

Что собой представляет система TN-C-S

Модернизация схем электроснабжения всех жилых зданий страны и приведение их в соответствие с требованием ПУЭ для системы TN-S, обеспечивающей максимальную защиту, потребует полной замены всех линий электропередач 0,4кВ и будет стоить очень дорого. Поэтому вместо схемы TN-S в жилых домах при подключении к электросети применяется система заземления TN-C-S.

Особенность этой схемы в том, что на участке от трансформаторной подстанции до ввода в здание сохраняется существующая линия электропередач с проводником PEN, а все работы по модернизации производятся в здании:

  1. 1. В водном щите происходит разделение провода PEN на два проводника – заземление PE и нейтраль N;
  2. 2. Место разделения подключается к контуру заземления здания;
  3. 3. В подъезде ко всем квартирам подводится заземляющие провода РЕ;
  4. 4. Производится модернизация или замена внутриквартирной электропроводки с двухпроводной (L,N) на трёхпроводную (L,N,PE) или, при трёхфазном питании, с четырёхпроводной (A,B,C,N) на пятипроводную (A,B,C,N,PE).

Совет! При модернизации внутриквартирной электропроводки допускается подводить заземление только к тем розеткам, которые имеют заземляющий контакт и к оборудованию, которое подключается к сети через автоматический выключатель – электроплита или бойлер.

Схема подключения по системе TN-C-S

В связи с тем, что система TN-C не обеспечивает необходимый уровень безопасности в жилых зданиях, особенно в частных домах, к которым подключёно однофазное напряжение 220В, её необходимо модернизировать и превратить в систему заземления TN-C-S. Эта работа может быть выполнена с минимальными затратами, поэтому такая схема получила широкое распространение, несмотря на имеющиеся недостатки конструкции.

Само название TN-C-S указывает на то, что заземляющий и нейтральный проводники соединены только в начале линии, а на некотором расстоянии от трансформаторной подстанции разделяются на два отдельных провода. Питающие трансформаторы в таких схемах используются с глухозаземлённой, неотключаемой, нейтралью.

Согласно ПУЭ п.1.7.132 использовать объединённый проводник PEN в однофазных сетях запрещается (не относится к ответвлениям от воздушных линий). Поэтому при реконструкции схемы электроснабжения в домах, к которым подводится 220В, разделение этого провода на PE и N производится в месте подключения здания к трёхфазной линии. В многоквартирных домах это делается во вводном щите в здание, а НЕ НА ПЛОЩАДКЕ в щитке возле электросчётчика.

При подключении здания не к подземному кабелю, а к воздушной линии электропередач, то, согласно ПУЭ п.1.7.102, место разделения проводов подлежит обязательному заземлению.

Как указано в ПУЭ п. 1.7.135, соединять после разделения PE и N ЗАПРЕЩАЕТСЯ! Это автоматически превращает схему TN-C-S в TN-C.

Описание системы TN-C-S со всеми техническими требованиями к ней указано в ПУЭ п.1.7.3, 1.7.13, и рис.1.7.3

Зачем нужно разделение PEN проводника

Основной причиной для разделения провода PEN являются требования ПУЭ п.7.1.13, в котором указано, что все электроустановки, кроме низковольтных (12 В, 36 В и т.п.), должны иметь заземление TN-S с отдельными проводами PE и N либо более дешёвого типа

TN-C-S с разделением PEN-провода. При несоблюдении этих условий возможно отключение здания от электроснабжения контролирующими организациями.

Кроме того, этого требуют здравый смысл и законы электротехники:

  • При использовании системы TN-C корпус электроприбора фактически не заземляется, а зануляется. Поэтому обрыв провода PEN приводит к тому, что на нейтральном контакте розетки, заземляющем выводе и корпусе электрооборудования оказывается напряжение сети 220В.
  • Самое частое место этого обрыва – внутридомовые сети. Обычно они выполняются более тонким проводом, чем кабель, подходящий к зданию.
  • На вводном квартирном щитке устанавливается два предохранителя или автоматический выключатель, разрывающий цепь PEN. Даже если используется спаренный автомат, нельзя исключить возможность “залипания” фазного контакта. Это отключение приводит к эффекту, аналогичному обрыву провода PEN.

Поэтому разделение PEN проводника обеспечивает бОльшую безопасность людей, живущих в доме.

Разделение PEN проводника

Правила, по которым производится разделение, описаны в ПУЭ п.п.1.7 и 7.1:

  • самым удобным местом для разделения является вводной электрощит, до вводного автоматического выключателя, рубильника или общедомового электросчётчика;
  • схема должна быть смонтирована так, чтобы исключить отключение, в том числе аварийное, цепей PEN и PE;
  • автоматические выключатели и рубильники, согласно ПУЭ п. 1.7.145, допускается устанавливать только в цепи нейтрали N;
  • проводник PEN подключается к шине РЕ, или главной заземляющей шине ГЗШ, которая должна соединяться с нейтральной планкой;
  • проводники РЕ и N после разделения не соединяются;
  • нельзя использовать общую шину для нейтрали и заземления.

Исходя из этих правил, во вводном щите монтируются две шинки – нейтральная N и заземляющая ГЗШ. Вводной проводник PEN и заземляющий провод внутренней проводки РЕ подключаются к заземляющей шине. К ней же присоединяется контур заземления здания. Эта планка соединяется с нейтральной шиной N перемычкой.

Важно! Сечение проводника PEN вводного кабеля быть не менее 10мм² при использовании медного провода и 16мм², если кабель алюминиевый.

Расшифровка TN-C-S системы

Как и у многих других схем и электротехнических элементов у системы заземления TN-C-S расшифровка названия показывает на её основные особенности:

  1. 1. Т (лат. terra) – нейтраль питающего трансформатора соединена с контуром заземления подстанции;
  2. 2. N – нейтраль источника питания соединена с воздушной или кабельной линией электропередач;
  3. 3. С (англ. combined) – в одном проводе PEN совмещаются проводники PE и N;
  4. 4. S (англ. separated) – наличие разделённых нулевого N и заземляющего PE проводов.

Присутствие в названии букв С и S указывает на то, что в линии есть как общие, так и разделённые участки.

Достоинства и недостатки

Система заземления TN-C-S имеет преимущество перед другими типами защитных заземлений. Она имеет простую конструкцию, которую легко смонтировать в любом здании. Эта работа имеет намного меньшую стоимость, чем монтаж схемы TN-S. Она обеспечивает достаточно высокую степень защиты от поражения электрическим током, особенно при дополнительном использовании УЗО.

Недостатком этой системы является попадание высокого напряжения на корпус оборудования при повреждении провода PEN

на участке между зданием и трансформатором. Для предотвращения таких ситуаций ПУЭ требует устанавливать прокладывать питающие кабеля в лотках, трубах или использовать бронированный кабель. В воздушных линиях электропередач провод PEN периодически заземляется. Расстояние между заземлителями зависит от количества грозовых часов в год.

При соблюдении всех требований система TN-C-S является самой распространённой. Если же какие либо условия выполнить невозможно, то ПУЭ рекомендует использовать заземление типа ТТ.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья – поделись с друзьями!

 

Система заземления TN-C-S | Заметки электрика

Дорогие гости, сайта заметки электрика.

Продолжаю серию статей про системы заземления.

В прошлой статье мы рассмотрели систему заземления TN-C.

Наша сегодняшняя тема статьи — это система заземления TN-C-S.

Чем же эта система заземления отличается от предыдущей?

Принцип системы TN-C-S основан на том, что PEN проводник разделяется в определенном месте и  приходит к потребителю двумя отдельными проводниками:

  • нулевой рабочий проводник N
  • защитный проводник PE

В качестве примера приведу схему электрического подъездного щита жилого дома.

Электроснабжение квартиры с системой заземления TN-C-S

В данном случае электроснабжение квартиры осуществляется либо 3-жильным кабелем (фаза, N, PE) при однофазном питании (см. рисунок выше), либо 5-жильным кабелем (А,В,С, N, PE) при трехфазном питании.

В отличии от рассмотренной ранее системы TN-C, в этой системе допускается устанавливать розетки с наличием клеммы для заземления — евророзетки.

Защитный проводник РЕ необходимо соединить с корпусом электрооборудования (СВЧ-печь, электроплита, стиральная машина и другие электрические приборы). Нулевой рабочий проводник N служит только для передачи электроэнергии потребителю.

Где произвести разделение PEN-проводника?

 

Разделение PEN проводника в системе TN-C-S

Сначала давайте определимся с местом разделения PEN-проводника в системе TN-C-S.

Чаще всего разделение PEN-проводника осуществляется на вводе в жилой дом, т.е. в вводно-распределительном устройстве (ВРУ) Вашего дома.

Наглядное представление системы заземления TN-C-S

Как правильно произвести электромонтаж по разделению проводника PEN?

Пример разделения PEN-проводника в ВРУ жилого дома

В ВРУ жилого дома должны быть установлены:

  • нулевая шина N
  • шина заземления PE

PEN проводник с вводного кабеля соединяем с шиной заземления РЕ. А между шиной заземления РЕ и нулевой шиной N устанавливаем перемычку. 

Шину заземления PE необходимо заземлить (повторное заземление), т.е. соединить с контуром заземления жилого дома.

Очень важно!!! PEN проводник от источника питания до места разделения должен иметь сечение: не меньше 10 кв.мм. по меди, и не меньше 16 кв.мм. по алюминию.

Дополнение: я написал подробную статью о том как правильно и в каком месте разрешено разделять PEN проводник – переходите и читайте.

Достоинства системы заземления TN-C-S

Система TN-C-S — это самая перспективная система заземления для нашего государства.  С помощью нее обеспечивается высокий уровень безопасности от поражения электрическим током, в связи с использованием устройств защитного отключения (УЗО).

Также рекомендую прочитать статью про систему уравнивания потенциалов (СУП).

Недостатки системы TN-C-S

Самый главный недостаток системы TN-C-S возникает в случае обрыва PEN проводника. При нарушении изоляции, корпус электрических приборов может оказаться под напряжением относительно земли, что приведет к электрической травме человека.

Вывод

В завершение статьи я хочу дать Вам совет-рекомендацию. Если в Ваших домах (квартирах) до сих пор эксплуатируется электропроводка с системой заземления TN-C, то Вам необходимо задуматься о переходе на систему TN-C-S (а еще лучше на систему TN-S), т.к. от этого зависит Ваша личная электробезопасность.

В следующей моей статье читайте материал про систему заземления TT.

P.S. Для проведения электромонтажных работ по переходу от системы TN-C на систему TN-C-S обратитесь к специалистам электротехнической лаборатории.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


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 типа TN-S, TN-C, TN-C-S | ENARGYS.RU

Прежде чем разбираться в типах заземление, нужно правильно понять, что оно из себя представляет. Ведь при упоминании этого слова, у большинства в сознание всплывает картинка: идущая по фасаду здания металлическая лента, которая присоединяется к вбитому в землю стержню.

К сожалению такое малое знание о заземление ведет к тому, что часто встречаются ситуации, когда пытаясь найти в помещение отвод для заземления и не найдя его, совершаются ошибочные действия. А именно попытки произвести заземление путем подсоединения третьего провода к различным металлически предметам. Особенно при установке стиральной машинки. Это могут быть трубы отопления, стояки и что-то иное.

А ведь в принципе, действие это понятно, ведь считается, что трубы идут через землю и значит, что электричество уйдет туда. Но не все так радужно. Такой способ заземления очень опасный. Ведь если случится ситуация при которой произойдет электропробой на корпус стиральной машины, то электрические удары могут получить все люди, которые в этот момент принимали ванну или просто пользовались краном. При этом в любой из квартир расположенных по стояку. А это может привести к летальному исходу.

Что такое заземление?

Поэтому чтобы производить заземление необходимо хорошо разбираться в этом деле и все делать согласно требованиям безопасности.

Что же такое заземление? По периметру здания вбивается ряд металлических стержней. Между собой они соединяются металлическими полосами. Так образуется контур заземления. К нему подсоединяется оборудование или электроустановки. Это и будет называться заземлением электроустановки (оборудования).

Существуют два вида заземления:

  1. Защитное – эти видом обеспечиваются все дома, к которым подведено электричество;
  2. Рабочее – присутствует на всех зданиях, оно служит главным образом для защиты от ударов молнии.

Чтобы организовать собственную систему подключения заземления, нужно определить тип системы заземления, которое подключено в конкретном здании. Существует общая точка, в которой соединяются обмотки трансформатора. Она имеет свое название – нейтраль или еще ее называют нулевая точка. Такое название получено из-за того, что при стабильной работе потенциал нагрузки равен всегда нулю.

Существует три типа заземления:

  1. TN;
  2. ТТ;
  3. ІТ.

Чтобы понять, что они обозначают надо сделать расшифровку входящих в них букв. Первая буква будет обозначать, какой характер имеет заземление:

  • Т – нулевая точка (нейтраль) – соединена с землей;
  • I – все части проводящие ток, подвергнуты изоляции от земли.

По второй букве, можно определить какой характер заземления имеют открытые проводящие части входящих в здание электроустановок:

  • T – существующие части связанны с землей, вне зависимости от того какого характера существует связь;
  • N – части электроустановок связаны напрямую с землей, а для заземления потребителей существует отдельный PEN проводник.

Рассматривать их все стоит только при необходимости. Так как основным типом заземления, которое характеризуется низковольтностью – это до одной тысячи вольт. При этом используется система TN. Она включает в себя три подвида. Они имеют также буквенную аббревиатуру (буквенное обозначение систем заземления):

  1. TN-C;
  2. TN-S;
  3. TN-C-S.

Следует расшифровать эти понятия.

Таблица 1.




C S C-S
В данном случаи нулевое защитное и рабочие проводники совмещены в одном проводнике по всей длине (PEN-проводник). нулевой рабочий проводник (N)и нулевой защитный проводник (РЕ) –имеют разделение. PEN проводник будет разделен на определенном участке сети на два раздельных PE и N проводника.

И так следует поподробнее рассмотреть эти три подтипа.

Система заземления TN-С

Система заземления TN-C распространена по всей территории бывшего СССР. И встречается практически во всех многоквартирных домах получивших название высших партийных деятелей.

В данной системе оба нулевых проводника (защитный и рабочий) объединены в один провод, имеющий название PEN. Далее провод подводился к распределительному устройству дома.

В данном случае существующая схема имеет следующий вид:

Схема системы заземления TN-C

По такой схеме видно, что имеются 2 вида проводки:

  • однофазная – имеет два провода;
  • трехфазная – имеет четыре провода.

В данном случае так распространенная сейчас евроразетка с заземляющим контактом просто бесполезна. Так как подсоединять его не к чему. Вообще такое тип подключения принято называть – занулением. Плюсом TN-C является то что он очень прост и дешев. Такое заземление защищает только от сверхтоков, в данном случае срабатывают автоматические выключатели. А вот устройства защитного отключения оказываются неработоспособными.

Опасен такой тип заземления тем, что при однофазном коротком замыкании зачастую происходит возгорание проводки. Но есть и еще большая опасность возможность от обрыва PEN проводника, еще это называется – отгорание нуля. В этом случае фазное напряжение появляется на корпусе электрооборудование. Такая ситуация случается из-за того, что происходит превышение норм потребление заложенных при проектировании.

В настоящее время применение такого типа заземления запрещено для новых строительств.

Система заземления TN-S

Система заземления TN-S. В данном случае нулевые проводники разделены на всем своем пути. Проще говоря, до источников потребления в доме или квартире прокладываются два провода. Это рабочий ноль (N) и защитный ноль (РЕ). В таких сетях также имеется угроза возникновения пробоя на корпус электрооборудования, что является угрозой для жизни.

Схема имеет такой вид:

Схема системы заземления TN-S

Но в отличие от TN-C заземления в данном случае имеется возможность использовать устройство защитного отключения. Благодаря этому такая система становится более безопасной.

В данной системе обрыв рабочего нуля не выводит на корпус фазное напряжение. Существенный недостаток TN-S заключается в ее дороговизне. Используется она преимущественно в странах западной Европы в частности в Великобритании.

Схема заземления TN-C-S

Попытки сделать систему TN-C более безопасной и при этом не сделать ее излишне дорогой. Так появилась система, которая соединила в себе TN-C и TN-S. В данной системе до входа в здания идет один общий РЕN проводник, который разделяется на два отдельных нуля – защитный и рабочий. Они подвергаются повторному заземлению.

К сожалению, на территории России и СНГ модернизацию заземление системы TN-C начали проводить сравнительно недавно. А вот в большинстве западных стран и США такая замена имела системный характер и началась в 60-е года прошлого века. При системе заземления TN-C-S, однофазная проводка имеет три провода, а трехфазная пять проводов.

Схема подсоединения TN-C-S заземления (при невозможности ее использовать применяют ТТ заземление):

Схема системы заземления TN-C-S

В данном случае в квартире к розетке подходят три провода. Благодаря этому появляется возможность подключить заземляющий контакт евророзетки. При использовании устройства защитного отключения на участке с TN-S обеспечивает хорошую безопасность. Но вот на участке TN-C имеется возможность отгорание нуля и выхода фазного напряжения. В этой ситуации должна использоваться дополнительная система уравнивания потенциалов. Но, к сожалению не все ее используют при замене электроснабжения в домах старой постройки.

Система заземления TN-C-S | Личный блог Александра Некрасова

Искусственное заземление – главный элемент электробезопасности. На протяжении всего знакомства человечества с трехфазным электричеством были предложены различные схемы заземления, которые можно разделить на две группы:

  • с изолированной от земли нейтралью – схемы IT;
  • с глухозаземленной нейтралью, подключенной к контуру заземления точкой соединения обмоток трансформатора источника питания – схема TT и TN.

Каждая из схем подачи электроэнергии имеет свои особенности, благодаря которым находит свое применение, например:

  • заземление IT применяется на высокоответственных и опасных объектах;
  • схеме ТТ с повторным заземлением отдают предпочтения в условиях плохих линий электропередач.

Наибольшее распространение получили схемы заземления TN, представленные тремя подсистемами.

Преимущества схемы TN-C-S

Приблизиться к этому вопросу нам поможет краткий взгляд на все подсистемы группы TN.

Система TN-C одна из самых старых. Нулевой и заземляющий проводники в этой схеме объединены и заменены PEN проводником, таким образом, для передачи электроэнергии потребителю достаточно всего четырех проводов. Явная экономия явилась главной причиной популярности этой системы в Советском Союзе, однако, отказ от нее обусловлен основным недостатком системы – при обрыве PEN провода резко возрастала возможность появления опасных потенциалов на корпусах электроприборов, вплоть до линейного напряжения.

Этого недостатка лишена более безопасная система TN-S, у которой электроэнергия передается по 5-типроводному кабелю, где нулевой и заземляющий провод разделены. При такой схеме обрыв нулевых проводников не вызывает появления линейного напряжения на корпусах приборов, и система считается более безопасной.

Сегодня система TN-S, распространенная в Европе еще с довоенных времен признана самой совершенной. Правда, осуществить быстрый переход на нее в масштабах страны невозможно ни физически, ни экономически – слишком велик жилой фонд, построенный с использованием устаревшей системы. Компромиссным решением признано использование подсистемы TN-C-S, объединяющую в себе экономичность TN-C и повышенную безопасность TN-S. Это главное преимущество «гибридной» схемы, среди других можно назвать:

  • сравнительную простоту реализации;
  • относительную экономичность;
  • более высокий уровень безопасности.

Практическая реализация

Осуществляется переход с системы TN-C на TN-C-S путем разделения PEN проводника на входе вводно распределительного устройства (ВРУ). С этой целью на вводе организуется две шины: PE и N. Шина N предназначена для подключения нулевых проводов, шина PE – защитных проводников, таким образом после разделения получается схема, аналогичная TN-S и внутреннюю проводку при однофазном подключении следует проводить трехжильным кабелем (фаза, ноль, земля).

Практически это выглядит следующим образом. Приходящий от трансформаторной подстанции PEN проводник подключается на главную заземляющую шину (ГЗШ), к ней же подключается дополнительный заземляющий контур, нулевая шина N соединяется с ГЗШ перемычкой. При этом необходимо соблюдать следующие условия.

  • Нулевую шину необходимо устанавливать на изоляторах, в то время как на шины РЕ это условие не распространяется.
  • Использование коммутирующих устройств в цепях PE и PEN категорически запрещено.
  • После разделения соединение нулевых проводов с проводником PE не допускается. Получаемая в результате разделения PEN проводника сеть TN-C-S максимально приближена к европейским требованиям электробезопасности.

принципы работы систем заземления для зданий

ТN-C и TN-C-S: принципы работы систем заземления для зданий

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Вопросы безопасного использования электроэнергии продолжают становиться все более актуальными для всего населения. Требования международной электротехнической компании, внедренные в действие нормативными документами в нашей стране, ужесточили правила эксплуатации электротехнического оборудования. После этого действующие с советских времен государственные стандарты с упрощенными правилами заземления электрических схем для жилых домов пересмотрены.

Однако большая масса зданий продолжает эксплуатироваться по старой схеме TN-C. На переоборудование ее по системе TN-C-S требуются огромные материальные затраты, выполнить все это в масштабах государства не просто. Поэтому такая работа проводится постепенно, но планомерно.

Старая схема

Принципиальная схема электроснабжения здания по системе TN-C

На картинке показано, что заземление PEN проводника (цвет желто-зеленый) выполнено контуром, расположенным на трансформаторной подстанции, и только. Больше нигде никаких подключений к земле не применяется.

В каждую квартиру поступают только ноль, который фактически является тем же самым PEN проводником и фаза. То есть в квартиру приходят всего два провода из распределительного щитка, расположенного на этаже для нескольких квартир.

Между распределительными щитами этажа и дома проложены четырехжильные силовые кабели, передающие три фазы по жилам и один общий ноль. Такой же силовой кабель, только большей мощности, соединяет электрооборудование трансформаторной подстанции с распределительным щитом здания.

Модифицированная схема

Принципиальная схема электроснабжения здания по системе TN-C-S

В ней без изменений остался кабель, проложенный от трансформаторной подстанции до распределительного щита на вводе в здание. Все остальное подверглось доработкам. PEN проводник, подключенный к своей шине, разделился на две магистрали: РЕ (цвет желто-зеленый) и N (цвет синий). Этот способ на практике электрики именуют «расщеплением».

Он показан на приведенной ниже картинке.

Принципиальная схема расщепления PEN проводника

На ней видно, что кабельный конец PEN проводника от ТП подключен к РЕ шине, которая повторно заземлена. От нее отходят все РЕ проводники в электросхему здания.

Шина общего нуля N установлена на изоляторах внутри распределительного щита здания и подключена к шине РЕ двумя перемычками, расположенными по краям. N проводники подключаются к своей шине, а затем уходят от нее дальше в схему.

Правильное выполнение такой схемы исключает потерю контура заземления РЕ проводником при повреждениях нуля или любых манипуляциях с ним как внутри здания, так и на трансформаторной подстанции.

Характерные ошибки и советы домашнему мастеру

Благое намерение владельцев квартир, оборудованных электропроводкой, работающей по схеме TN-C, выполнить рекомендации о заземлении электроприборов довольно часто сопровождается серьезными нарушениями правил, способными причинить большой вред окружающим людям. Рассмотрим типичные ошибки самостоятельного подключения приборов.

Сразу договоримся, что вопросы использования защитных устройств и автоматики здесь рассматривать не будем. Это тема отдельной статьи.

Подключение корпусов электроприборов к нулю

Этот способ называют занулением. Он широко использовался как защитный прием при выполнении кратковременных работ со старым электроинструментом, оборудованным металлическим корпусом со слабой изоляцией. Современная промышленность такие устройства не выпускает.

Принцип работы: в случае нарушения изоляции и появления потенциала фазы на корпусе возникает ток короткого замыкания, который быстро отключается защитными автоматами.

Опасности зануления:

  • отсутствие точно налаженных защитных устройств в случае повреждения прибора не исключает появление опасного потенциала у человека, контактирующего с корпусом;
  • иногда «электрики» совершают ошибки, путая фазу с нулем. В этом случае фаза будет преднамеренно подведена на корпус;
  • в случаях повреждения нуля схема не работает.

Подключение корпусов электроприборов к металлическим строительным конструкциям

Водопроводные сети, магистрали водяного отопления, корпуса шахт лифтового оборудования и некоторые другие элементы стационарно расположены в земле. Народные «умельцы» используют их для заземления.

Риски метода:

  • электрический контакт с землей не контролируется;
  • в случае ремонта трубопроводов цепь разрывается;
  • вмонтированные участками пластиковые трубы работают изоляторами;
  • при появлении потенциала на корпусе прибора может пострадать случайный человек в любой квартире, дотронувшийся до батареи отопления, водопроводного крана и оказавшийся на пути прохождения тока.

Самовольное расщепление PEN проводника на этажном щитке

На первый взгляд этот метод кажется наиболее оптимальным решением. Электропроводка квартиры переделывается по трехжильной схеме для подключения ноля и РЕ проводника в строгом соответствии с правилами. Остается только подключиться к контуру заземления и «домашний электрик» самостоятельно делает расщепление на этажном распределительном щитке.

Это опасно тем, что:

  • грубо нарушается утвержденный и выполненный проект электропроводки всего здания;
  • создаются предпосылки электротравм, угрозы повреждения оборудования;
  • при возникновении любых неисправностей в электропроводке здания представители коммунальных служб могут «назначить» владельца квартиры виновным, что повлечет скандалы, наложение штрафов, проверки различными комиссиями и другие неприятности;
  • электрики ЖКХ, занимающиеся обслуживанием здания, при работах не будут учитывать особенности проведенных доработок. Это может быть причиной аварийных ситуаций.

Рекомендации

Осуществить процесс перевода электрооборудования на безопасную схему электропитания для владельцев коттеджей и частных домов не так уж и сложно. Для этого достаточно создать отдельный контур заземления, желательно из современных модульных конструкций и подключиться к нему по системе ТТ.

Жителям многоэтажных домов сложнее правильно решить этот вопрос. Расщепление PEN проводника на две составляющие магистрали — это задача энергоснабжающей организации. Она будет выполнена, но в различные сроки.

К этому моменту во время проведения ремонтов помещений необходимо внутри квартиры заменить старую проводку новой трехжильной и подготовиться к переводу схемы на систему TN-C-S. Выведенный из квартиры PE проводник оставить в готовности к подключению электрикам ЖКХ.

Ранее ЭлектроВести писали, что пересмотр правительством Украины режима “зеленого” тарифа наносит существенный удар по инвесторам в отрасль возобновляемой энергетики и может привести к искам иностранных инвесторов в международных судах.

По материалам: electrik.info.

Система заземления TN C описание определение схема

Система защитного заземления TN-C из всех существующих на данный момент систем защитного заземления является самой дешевой при монтаже, наиболее распространенной (монтировалась во всех многоквартирных жилых домах советской постройки), но и при этом самой небезопасной в процессе эксплуатации.

Что это такое

Основная особенность системы заземления TN-C заключается в отсутствии отдельного заземляющего проводника (N), который в данной системе объединен в единое целое с нулевым рабочим проводником (PE). То есть в схеме электроснабжения использующей систему TN-C, нулевой проводник присоединяется к контуру заземления трансформаторной подстанции и подходит к электроприемникам потребителей одним проводом, являющимся одновременно нулевым рабочим и защитным проводником (PEN).

Расшифровка системы заземления TN-C по единому стандарту классификации систем заземлений разработанному Международной электротехнической компанией: T (terre) – заземлено, N (neuter) – присоединено к нейтрали источника (занулено), C (combined) – объединённый.

Таким образом, однофазная схема электроснабжения при использовании данной системы заземления является двухпроводной: фаза и ноль, а трехфазная четырехпроводной: три фазы и ноль – отдельный заземляющий проводник отсутствует. (Для сравнения: более совершенная и так же используемая в быту система защитного заземления TN-C-S имеет следующие схемы: однофазная схема – трехпроводная: фаза-ноль-земля, трехфазная схема: три фазы-ноль-земля.)

Самостоятельно же определить наличие данной системы, в жилом доме или квартире очень просто – нужно посмотреть, во-первых какие розетки установлены в помещениях: обыкновенные или «евро» (имеющие третий заземляющий контакт), и во вторых присоединен ли данный заземляющий контакт к третьему проводу электрической сети.

Не допускается использование PEN проводника в качестве заземляющего проводника для электроприборов и электрооборудования.

Достоинства

Основным и практически единственным достоинством данной системы заземления – является исключительная экономичность еще монтажа. (Очевидно, что отказ от третьего заземляющего проводника (PE) дает экономию материалов практически на треть, что является очень выгодным при массовом применении этой системы заземления. )

Поэтому данная система заземления и была широко использована в свое время в Советском союзе при типовых, массовых застройках – и вероятнее всего советские инженеры сделали этот выбор вполне сознательно: значительно важнее было обеспечить как можно большее количество людей электричеством, даже и понизив общий уровень электробезопасности. При этом следует отметить – практически во всех европейских странах, изначально была применена, хотя и более дорогостоящая, но и между тем более надежная, с точки зрения обеспечения безопасности потребителя, система защитного заземления – TN-C-S.

Так же в качестве своеобразного достоинства следует признать и относительную простоту переделки данной системы заземления в более надежную и безопасную систему защитного заземления TN-C-S. (Переделка производится лишь добавлением в сеть всего одного провода, причем, как в однофазных, так и в трехфазных схемах.)

Использование системы заземления TN-C прямо запрещено Правилами устройства электроустановок при реконструкции или новом монтаже схемы электроснабжения.

Недостатки

Главным недостатком данной системы заземления является возможность появления напряжения на корпусах электроустановок при случайном или аварийном обрыве нулевого провода. (Используемого в данной системе в качестве рабочего и нулевого защитного проводника (PEN)).

Так же следует отметить следующие недостатки системы TN-C вытекающие из объединения в единое целое нулевого рабочего (PE) и нулевого защитного (N) проводников:

  1. Невозможность проведения защиты человека от поражения электрическим током.
  2. Невозможность использования PEN проводника в качестве заземляющего проводника для электроприборов и электрооборудования так и выводом из строя электрических приборов.

Так же, довольно принципиальным недостатком использования системы TN-C является недопустимость выравнивания потенциалов в ванных комнатах. (Для выравнивания потенциалов необходима реконструкция системы TN-C в систему TN-C-S – добавлением защитного проводника. )

Основным и наиболее эффективным способом защиты при эксплуатации схем основанных на системе заземления TN-C является тщательное соблюдение элементарных правил техники безопасности.

Реализация

На практике система заземления TN-C как в однофазной так и в трехфазной сети реализуется, очень просто – использованием одного провода одновременно в качестве рабочего и защитного проводников.

В розетках сетей использующих систему защитного заземления TN-C либо отсутствуют контакты защитного соединения, либо (при их наличии) отсутствует их присоединение к защитному проводнику.

Полезное видео

Дополнительную информацию по системам заземления вы можете получить в видео ниже:

Заключение

В настоящее время система заземления TN-C в России признана устаревшей, а из-за угрозы поражения электрическим током еще и потенциально опасной для человека. Поэтому согласно требованиям ПУЭ и установка данных систем на реконструируемых и вновь монтируемых объектах электроснабжения строго запрещена.

Взамен данной системы в настоящее время устанавливается более прогрессивная и соответственно более надежная система заземления TN-C-S. (В данной системе соответственно используется трехпроводная (в однофазной) и пятипроводная (в трехфазной сети) схема питания. То есть добавляется дополнительный отдельный заземляющий проводник (PE)).

В современных электроустановках данная система используется только лишь в уличном освещении и основной причиной, так же как и в советское время является высокий уровень экономии используемых материалов.

При этом, можно сказать, что система заземления TN-C за долгие годы массовой эксплуатации доказала свою работоспособность, и в настоящее вполне может использоваться на объектах с пониженным риском поражения электрическим током.

Введение в заземление и соединение

Заземление и соединение – это два очень разных, но часто путающих метода предотвращения поражения электрическим током.

Принцип заземления состоит в том, чтобы ограничить продолжительность напряжения прикосновения, если вы вступите в контакт с оголенной проводящей частью. Земля создает безопасный путь для прохождения тока вместо поражения электрическим током.

Целью соединения является снижение риска поражения электрическим током, если вы прикасаетесь к отдельным металлическим частям при неисправности где-то в электрической установке.В этом случае защитные заземляющие провода уменьшают величину напряжения прикосновения.

Заземление и соединение являются важными требованиями любой электрической установки и соответствуют требованиям безопасности BS7671.

Что такое система заземления?

В простейшем случае система заземления – это устройство, с помощью которого электрическая установка соединяется со средством заземления. Обычно это делается в целях безопасности, но иногда и для функциональных целей, например, в случае телеграфных линий, которые используют землю в качестве проводника, чтобы сэкономить на стоимости обратного провода в длинной цепи.Если в электрической установке возникнет неисправность, человек может получить удар электрическим током, прикоснувшись к металлической части под напряжением, потому что электричество использует тело как путь к земле. Заземление обеспечивает альтернативный путь прохождения тока короткого замыкания на землю.

В Великобритании существуют три основные системы заземления, используемые для неспециализированных установок и определенные в Правилах проводки IET, две – это системы TN (где оператор распределительной сети (DNO) отвечает за заземление), а другая – система TT ( который не имеет собственного заземления):

Обозначения: T = Земля (земля), N = нейтраль, C = комбинированный, S = отдельный

Системы

TN-S имеют одно соединение нейтрали с землей, расположенное как можно ближе к трансформатору питания, и отдельные кабели питания повсюду.В источниках низкого напряжения трансформатор можно даже подключить к оболочке питающего кабеля, что даст отдельный путь обратно к трансформатору подстанции. Максимальное сопротивление внешней цепи замыкания на землю DNO в этих конфигурациях обычно составляет 0,8 Ом.

Это наиболее распространенная конфигурация, используемая в Великобритании. Он также известен как защитное многократное заземление (PME) и обеспечивает подачу низкого напряжения с надежным и безопасным заземлением. Эта система позволяет нескольким пользователям использовать один кабель питания.Возникающее в результате увеличение тока приводит к повышению напряжения в защитной заземленной нейтрали (PEN), которая требует многократного подключения к земле на всем протяжении маршрута питания. Нейтраль заземляется рядом с источником питания, на входе в установку и в необходимых точках распределительной системы. Поскольку DNO использует комбинированный нейтральный и обратный тракт PEN, максимальное сопротивление внешней цепи замыкания на землю составляет 0,35 Ом.

Несмотря на свою популярность, 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, где его нельзя использовать, в том числе заправочные станции, строительные площадки, автостоянки и некоторые хозяйственные постройки.

Конфигурация аналогична системе TN-S, но не дает потребителям индивидуального заземления. Вместо этого потребители должны поставлять свою землю, например, закапывая стержни или плиты под землю, чтобы обеспечить путь с низким сопротивлением. Часто системы TT используются там, где устройства TN-C-S не могут быть (например, в приведенном выше примере заправочной станции) или в сельской местности, где питание осуществляется на воздушных столбах.Меры защиты от ударов, такие как УЗО, часто используются для обеспечения автоматического отключения питания там, где существуют различные типы грунта, которые могут вызвать значения полного сопротивления контура внешнего замыкания на землю.

Что такое склеивание?

Электрическое соединение – это практика соединения всех открытых металлических предметов, не предназначенных для передачи электричества в зоне, с использованием защитного соединительного проводника, целью которого является защита людей, которые могут коснуться двух отдельных металлических частей, от поражения электрическим током в случае электрического повреждения. Это снижает напряжение, которое могло быть там.

Как упоминалось ранее, знание того, когда объект следует заземлить, а когда – соединить, может сбивать с толку.

В качестве примера возьмем металлический кабельный лоток, который часто используется в электрических установках. Если:

  • Лоток является незащищенной проводящей частью (т. Е. К нему можно прикоснуться, и он обычно не находится под напряжением), его НЕОБХОДИМО заземлить.
  • Лоток представляет собой внешнюю проводящую часть (т. Е. Сопротивление между предполагаемой внешней частью и землей составляет менее 22 кОм), ее БУДЕТ необходимо соединить.
  • Лоток не является открытой или посторонней проводящей частью, поэтому его НЕ нужно заземлять или склеивать.

Узнайте больше о том, как определить посторонние проводящие детали здесь.

Система

TN

Система TN (франц. Terre Neutrale, нейтральная земля) – это определенный тип реализации низковольтной сети в электроснабжении. Наиболее важной особенностью является тип заземления этой системы электроснабжения у источника питания и электрического оборудования внутри здания.Другие сетевые системы – это система TT и система IT.

Общие сведения

В отличие от системы IT, в системе TN, как и в системе TT, точка звезды на стороне низкого напряжения питающей трансформаторной подстанции заземлена. В отличие от системы TT, в системе TN цепь с системой потребителя обнуляется. В системе TN существует соединение между землей системы и землей системы.

В зависимости от конструкции защитного проводника системы TN делятся на системы TN-C, системы TN-CS и системы TN-S.

Замыкания на землю в сетях TN приводят к токам замыкания на землю с достаточно низким сопротивлением, что вызывает срабатывание предохранителя на входе. С другой стороны, в случае замыкания на землю с высоким сопротивлением ток замыкания на землю часто оказывается слишком низким для срабатывания предохранителя. Эти токи заземления, также известные как токи короткого замыкания, особенно опасны, поскольку могут привести к поражению электрическим током или возгоранию системы. Чтобы снизить этот риск, используются автоматические выключатели дифференциального тока для обнаружения замыканий на землю с высоким сопротивлением.

TN-C-System

В системе TN-C (французское terre Neutre combiné, комбинированное нейтральное заземление) используется PEN-проводник, который одновременно является защитным проводом (PE) и нейтральным проводником (N). .

В результате двойной функции PEN-проводника, (низкое) напряжение на землю уже приложено к корпусам заземленных устройств во время нормальной работы, поскольку ток, протекающий через PEN-проводник, основан на законе Ома, вызывая падение напряжения. .В многофазных установках неравномерная нагрузка внешних проводников также приводит к смещению нулевой точки, и в неблагоприятных случаях к устройству может быть приложено почти полное напряжение между внешними проводниками (до 400 В), что в большинстве случаев приводит к электрическое разрушение соответствующих устройств. Если PEN-проводник даже прерывается в установке, то токопроводящие корпуса устройств, подключенных до точки разрыва – из-за соединения внешнего проводника с PEN-проводником в устройстве – полное напряжение внешнего проводника относительно земли, т. е.е. обычно 230 В. Следовательно, система TN-C в домашнем хозяйстве представляет собой значительный потенциальный источник опасности.

Тем не менее, система TN-C долгое время использовалась как «классическая установка нуля» во всей домашней установке – главное преимущество – меньшие затраты на прокладку кабеля (для однофазных цепей достаточно двухпроводных линий). С 1973 года система TN-C разрешена только для проводов с поперечным сечением не менее 10 мм² для меди или 16 мм² для алюминия. Это сделано для того, чтобы снизить риск обрыва PEN-проводника с описанными выше последствиями.Старые установки с меньшим поперечным сечением подлежат удалению (подробности для конкретной страны см. В разделе “Обнуление # дедушка”).

В сети TN-C выключатели дифференциального тока в низковольтных распределительных сетях могут использоваться только при условии профессиональной установки системы [1] (PEN-проводник может быть заземлен только один раз в точке питания и не дополнительно вне низковольтной распределительной сети) – и только с существенными ограничениями. Однако, в отличие от австрийского Постановления по электротехнике, использование устройств защиты от остаточного тока (УЗО) в системах TN-C категорически запрещено для Германии в DIN VDE 0100-410: 2007-06 под пунктом 411.4.5.

Существует только дополнительная защита при контакте с внешними проводниками от потенциала земли, но не от PEN (например, заземленный корпус). С другой стороны, так называемые розетки RCD обеспечивают неограниченную защиту в сети TN-C.

Постановление Австрии по электротехнике ETV [2] предписывает (впервые с изданием 2002 / A2) в новом § 7a переоснащение старых квартир в случае их повторной сдачи в аренду. Соответственно, порядок в § 7a гласит: при повторной сдаче в аренду квартиры, не имеющей дополнительной защиты, необходимо «установить по крайней мере один выключатель дифференциального тока с номинальным дифференциальным током не более 30 мА, непосредственно перед встроенной защитой. приборы в квартире.”

TN-CS-System

A TN-CS система (аббревиатура от французского terre Netere combiné séparé, отдельная комбинированная нейтральная земля”) состоит из системы TN-C, предпочтительно для распределительной сети коммунального предприятия, и система TN-S на объекте заказчика.

PEN-проводник разделен на защитный провод «PE» и нейтральный провод «N», если это возможно в основной системе электроснабжения (в Германии согласно TAB 2007 пункт 6.1 (10)). Этот момент знаменует переход от системы TN-C к системе TN-CS. При переходе к системе TN-CS защитный провод (PE) и нейтральный провод (N) остаются строго разделенными в дальнейшем ходе линии; не разрешается подключать нейтральный провод к любой другой заземленной части системы в дальнейшем ходе линии или снова подключать защитный провод (Германия: в соответствии с DIN VDE 0100-540: 2007-06 (пункт 543.4. 3)).

Эта система широко используется в строительных материалах в Германии, Австрии и Швейцарии и является стандартной для новых установок (см. Также лекцию: «Внедрение системы TN на RWE») [3] .

В предыдущих стандартах VDE не было явного требования для выделения PEN как можно раньше. Однако PEN-проводники вызывают значительные паразитные токи и поля и крайне неблагоприятны для электромагнитной совместимости. [4] DIN VDE 0100-444 «Защита от электромагнитных помех (EMI) в системах в зданиях» требует «в зданиях, которые имеют значительное количество оборудования информационных технологий или от которого этого можно ожидать в будущем» в разделе 444.3. 12 разделение PEN-проводника на PE и N от входа в здание. [5]

В соответствии с DIN VDE 0100-410 низковольтные системы (включая обычные системы заказчиков) должны соответствовать требованиям защиты от неисправностей. Согласно пункту 411.3 подразумеваются меры «защитное заземление и уравнивание потенциалов», «защитное уравнивание потенциалов через главную шину заземления» и «автоматическое отключение в случае неисправности».

В качестве «дополнительной защиты конечных цепей для внешней зоны и розеток», DIN-VDE 0100-410 [6] требует новых систем с издания июня 2007 г. (с переходным периодом до конца января 2009 г.) для всех цепей розеток, которые используются специалистами-электриками, устройство защитного отключения (УЗО) с номинальным остаточным током не более 30 мА (в помещениях, цепи до 25 А, на открытом воздухе для всех оконечных цепей до до 32 А).Для помещений с душевыми или ваннами в новостройках, DIN VDE 0100-701 (см. Лекцию: DIN VDE 0100-701) [7] требует УЗО, как описано выше, для всех контуров (кроме постоянно подключенных водонагревателей) с 1984 года.

TN-S-System

В системе TN-S (аббревиатура от французского terre Netere séparé, отдельное заземление нейтрали) отдельные нейтральные проводники и защитные проводники проложены от трансформатора к расходным материалам.

Система TN-S безопаснее, чем система TN-C или TN-CS.Проблемы, которые могут возникнуть из-за обрыва PEN-проводника, здесь не возникают, защита гарантируется намного лучше. Однако он используется не очень часто и в основном используется в более крупных коммерческих системах, которые обычно питаются средним напряжением и оснащены собственными трансформаторами (тогда это соответствует системе TN-CS). Старые городские и загородные дома в Великобритании также часто поставляются по системе TN-S.

Переход от системы TN-C к системе TN-S обозначен синей линией.

Заземление в системах TN

В случае возможного замыкания на землю во внешнем проводе другие проводники, такие как проводники PEN и PE, могут принимать напряжение относительно земли, превышающее допустимое контактное напряжение 50 В. Для предотвращения этого Избыточное напряжение, общее сопротивление заземления в низковольтной сети снижается за счет использования нескольких заземляющих электродов, то есть рабочих заземляющих электродов ( R B ) на сетевом трансформаторе и заводских заземляющих электродов ( R A ) в потребительские системы.

Нормы

  • DIN VDE 0100-100: 2009-06 Монтаж низковольтных систем – Часть 1: Общие принципы, положения для общих характеристик, термины
  • DIN VDE 0100-410: 2007-06 Монтаж низковольтных систем – Часть 4-41: Защитные меры – Защита от поражения электрическим током
  • DIN VDE 0100-540: 2012-06 Монтаж низковольтных систем – Часть 5 -54: Выбор и установка электрического оборудования – Системы заземления, защитные проводники и проводники защитного уравнивания потенциалов
  • DIN VDE 0100-444: 2010-10 Установка низковольтных систем – Часть 4-444: Защитные меры – Защита от перенапряжения и электромагнитные помехи
  • DIN VDE 0100-701: 2008-10 Монтаж низковольтных систем – Часть 7-701: Требования к производственным помещениям, помещениям и системам особого типа – помещения с ванной или душем

литература

Герхард Кифер: VDE 0100 и практика .12-е издание. VDE-Verlag GmbH, Берлин / Оффенбах 2009, ISBN 978-3-8007-3130-5.

Гюнтер Шпрингер: Электротехника . 18-е издание. VDE-Europa-Lehrmittel Verlag, Вупперталь 1989, ISBN 3-8085-3018-9.

Вернер Хёрманн, Бернд Шредер: Серия VDE 140- Защита от поражения электрическим током в системах низкого напряжения – Комментарий к DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410): 2007-06 . 18-е издание. VDE-Europa-Lehrmittel Verlag, Берлин 2010, ISBN 978-3-8007-3190-9.

Ганс Шультке: Азбука электромонтажа . 14-е издание. EW Medien und Kongress GmbH, Франкфурт 2009, ISBN 978-3-8022-0969-7, стр. 131 сл.

Индивидуальные свидетельства

  1. ↑ Schrack, Требования безопасности для потребительских систем (памятная записка от 9 марта 2016 г. в интернет-архиве ), сентябрь 2007 г. (PDF; 3,4 МБ)
  2. ↑ BMWFJ, Безопасность электрических систем – электротехника Постановление (памятная записка от 28 декабря 2010 г. в Интернет-архиве )
  3. ↑ Введение системы TN в RWE (памятная записка от 5 июля 2016 г. в Интернет-архиве ), 26 февраля 2010 г. (PDF; 297 кБ)
  4. ↑ Электромонтаж и ЭМС в здании (Memento от 21 июля 2016 г. в Internet Archive ) (PDF; 623 kB)
  5. ↑ EMC-совместимая сеть для машин и устройств (Memento от 13 января 2018 г. в Internet Archive ), январь 2007 г. (PDF; 412 kB)
  6. ↑ Moeller, пояснения к DIN VDE 0100-410 (памятка от 13 января 2018 г. в Internet Archive ), 2008 (PDF; 246 kB)
  7. 90 051 ↑ Новые правила строительства для комнат с ванной или душем (Памятка от 21 февраля 2017 г. в Интернет-архиве ) (PDF; 5.2 МБ), 1 февраля 2002 г.

Сравнение характеристик трех систем заземления для защиты микросетей в режиме подключения к сети

Интеллектуальные сети и возобновляемые источники энергии
Том 2 № 3 (2011), ID статьи : 6647,10 стр. DOI: 10.4236 / sgre.2011.23024

Сравнение характеристик трех систем заземления для защиты микросетей в режиме подключения к сетям 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 в соответствии с соответствующими национальными кодами распределения и поддержание 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 в эту рукопись: 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 при применении 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, 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 проводящие 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 соединен с землей, а все открытые проводящие части установки соединены с нейтральным проводом.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 проводящие части установки подключаются к защитному проводу (PE) через главный заземляющий зажим 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 наилучшими 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 короткого замыкания 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 клиента, поэтому полная надежность не гарантируется.

2) Высокое перенапряжение может возникнуть между всеми токоведущими частями и 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, содержащего фазный провод. и защитный провод.

I f = ток повреждения.

U o = напряжение между фазой питания 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, состоящего из нейтрального и защитного проводников.

Рис. 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 МГ подключается 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 распространенным 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 на питании потребителей 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.

Сеть

во 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 короткого замыкания. 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 при 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 этой статье 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 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 повреждения и ток перегрузки. Кроме того, напряжения прикосновения на 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 по сравнению с безопасным предельным значением.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

  1. Р.М. Камель и Б. Керманшахи, «Разработка 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 инженерия и Электротехника, Vol.17, No. 1, июнь 2010 г., стр. 47-58.
  2. 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.
  3. Р.М. Камель, А. Чауаши 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
  4. RM Kamel, A. Chaouachi и K. Nagasaka, «Повышение динамического отклика в переходных процессах микросети во время snd после огромных и множественных сбоев 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
  5. Р. М. Камель, 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.
  6. 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.
  7. Р. М. Камель, А. Чауаши и К. Нагасака, «Новый контроллер шага PI и система конденсаторов энергии для уменьшения колебаний ветровой энергии и поддержания устойчивости микросетей после последующего возникновения островков», Международный журнал энергетических и энергетических систем, том.30, No. 2, апрель 2010 г., стр. 131-138.
  8. 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.
  9. Р.М. Камель, А. Чауачи и К. Нагасака, «Снижение выбросов углерода и снижение потерь мощности помимо улучшения профилей напряжения с использованием микросетей», Low Carbon Economy, Vol. 1, No. 1, октябрь 2010 г., стр. 1-7. doi: org / 10.4236 / lce.2010.11001
  10. Р. М. Камель, А. Чауачи и К. Нагасака, «Влияние рейтинга ветроэнергетической системы на переходные динамические характеристики микросети в автономном режиме», Низкоуглеродная экономика, Vol.1, № 1, октябрь 2010 г., стр. 28–37. doi: org / 10.4236 / lce.2010.11005
  11. С. Барсали и др., «Методы управления рассредоточенными генераторами для улучшения непрерывности электроснабжения», Зимнее собрание энергетического общества, Нью-Йорк, 27-31 января 2002 г., том . 2. С. 27-37.
  12. С. Р. Уолл, «Производительность распределенной генерации с инверторным интерфейсом», Конференция и выставка по передаче и распределению IEEE / PES 2001 г., Атланта, 28 октября – 2 ноября 2001 г., Vol.2. С. 945-950.
  13. Н. Джаяварна и др., «Задача TE2 – Вклад тока короткого замыкания от преобразователей», Проект отчета по микросетям для задачи TE2, Европейская комиссия, 2004 г.
  14. К. Преве, «Защита электрических сетей», ISTE Ltd, Лондон, 2006.
  15. Б. Лакруа и Р. Кальвас, «Системы заземления в низковольтном оборудовании», Методика Кайера компании Schneider Electric, No.172, март 2002.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. «Анализ подстанций в городских районах», Safe Engineering Services & Technologies Ltd., Монреаль, версия 8, январь 2000 г.
  21. К. Марней, Ф.Дж. Робджо и А.С. Сиддики, «Форма MicroGrid», Зимнее собрание IEEE PES, нов. Йорк, январь 2001 г.

Определение стандартных схем заземления

Различные схемы заземления (часто называемые типом энергосистемы или схемами заземления системы) характеризуют метод заземления установки после вторичной обмотки трансформатора СН / НН и средства, используемые для заземления открытых проводящих частей. питаемой от него установки НН

Выбор этих методов определяет меры, необходимые для защиты от опасностей косвенного контакта.

Система заземления квалифицирует три изначально независимых выбора, сделанных проектировщиком системы распределения электроэнергии или установки:

  • Тип подключения электрической системы (обычно это нейтральный проводник) и открытых частей к заземляющему электроду (ам)
  • Отдельный защитный проводник или защитный проводник и нейтральный проводник, являющийся одним проводником
  • Использование защиты от замыканий на землю в коммутационных аппаратах максимальной токовой защиты, которые снимают только относительно высокие токи короткого замыкания, или использование дополнительных реле, способных обнаруживать и сбрасывать небольшие токи замыкания изоляции на землю

На практике эти варианты сгруппированы и стандартизированы, как описано ниже.

Каждый из этих вариантов обеспечивает стандартизированные системы заземления с тремя преимуществами и недостатками:

  • Подключение открытых токопроводящих частей оборудования и нейтрального проводника к заземляющему проводу приводит к эквипотенциальности и снижению перенапряжений, но увеличивает токи замыкания на землю.
  • Отдельный защитный проводник стоит дорого, даже если он имеет небольшую площадь поперечного сечения, но гораздо менее вероятно, что он будет загрязнен падениями напряжения, гармониками и т. Д.чем нейтральный проводник. Также исключаются токи утечки в посторонних проводящих частях
  • Установка реле защиты от остаточного тока или устройств контроля изоляции намного более чувствительна и позволяет во многих случаях устранять неисправности до того, как произойдет серьезное повреждение (двигатели, пожары, поражение электрическим током). Предлагаемая защита, кроме того, не зависит от изменений в существующей установке.

Система TT (заземленная нейтраль)

(см. рис. E3)

Одна точка источника питания подключена непосредственно к земле. Все открытые и посторонние проводящие части подключаются к отдельному заземляющему электроду на установке. Этот электрод может быть или не быть электрически независимым от электрода истока. Две зоны воздействия могут перекрываться, не влияя на работу защитных устройств.

Системы TN (открытые проводящие части, подключенные к нейтрали)

Источник заземлен как для системы ТТ (см. Выше).В установке все открытые и посторонние проводящие части подключены к нейтральному проводу. Ниже показаны несколько версий систем TN.

Система TN-C

(см. рис. E4)

Нейтральный проводник также используется в качестве защитного проводника и обозначается как PEN ( P защитный провод, E arth и N eutral) проводник. Эта система не разрешена для проводников менее 10 мм 2 или переносного оборудования.

Для системы TN-C требуется эффективная эквипотенциальная среда внутри установки с рассредоточенными заземляющими электродами, расположенными как можно более равномерно, поскольку провод PEN является одновременно нейтральным проводником и в то же время несет токи дисбаланса фаз, а также 3 rd порядка гармонические токи (и их кратные).

Следовательно, PEN-проводник должен быть подключен к нескольким заземляющим электродам в установке.

Осторожно: В системе TN-C функция «защитный провод» имеет приоритет над «функцией нейтрали».В частности, PEN-провод всегда должен быть подключен к клемме заземления нагрузки, а для подключения этой клеммы к нейтральной клемме используется перемычка.

Рис. E4 – Система TN-C

Система TN-S

(см. рис. E5)

Система TN-S (5 проводов) обязательна для цепей с поперечным сечением менее 10 мм. 2 для переносного оборудования.

Защитный провод и нейтральный провод разделены. В подземных кабельных системах, где существуют кабели в свинцовой оболочке, защитным проводником обычно является свинцовая оболочка.Использование отдельных проводов PE и N (5 проводов) обязательно для цепей с поперечным сечением менее 10 мм. 2 для переносного оборудования.

Рис. E5 – Система TN-S

Система TN-C-S

(см. рис. E6 и рис. E7)

Системы TN-C и TN-S могут использоваться в одной установке. В системе TN-CS система TN-C (4-х проводная) никогда не должна использоваться после системы TN-S (5-ти проводная), поскольку любое случайное прерывание нейтрали на восходящей части приведет к прерыванию цепи. защитный провод в выходной части и, следовательно, опасность.

Рис. E6 – Система TN-C-S

Рис. E7 – Подключение провода PEN в системе TN-C

IT-система (изолированная или заземленная через сопротивление нейтраль)

IT-система (изолированная нейтраль)

Не выполняется преднамеренное соединение между нейтральной точкой источника питания и землей (см. Рис. E8).

Рис. E8 – IT-система (изолированная нейтраль)

Открытые и посторонние проводящие части установки подключаются к заземляющему электроду.

На практике все цепи имеют полное сопротивление утечки на землю, поскольку идеальная изоляция отсутствует. Параллельно с этим (распределенным) резистивным трактом утечки существует распределенный путь емкостного тока, оба пути вместе составляют нормальное полное сопротивление утечки на землю (см. рис. E9).

Рис. E9 – Полное сопротивление утечки на землю в системе IT

Пример (см. Рис. E10)

В трехфазной трехпроводной системе низкого напряжения 1 км кабеля будет иметь полное сопротивление утечки из-за C1, C2, C3 и R1, R2 и R3, эквивалентное сопротивлению заземления нейтрали Zct от 3000 до 4000 Ом, без учета фильтрующие емкости электронных устройств.

Рис. E10 – Импеданс, эквивалентный сопротивлению утечки в IT-системе

IT-система (нейтраль с заземленной через сопротивление)

Импеданс Zs (порядка 1000–2000 Ом) постоянно подключен между нейтральной точкой обмотки низкого напряжения трансформатора и землей (см. Рис. E11). Все открытые и посторонние проводящие части подключены к заземляющему электроду. Причины этой формы заземления источника питания заключаются в том, чтобы зафиксировать потенциал небольшой сети относительно земли (Zs мало по сравнению с полным сопротивлением утечки) и уменьшить уровень перенапряжений, таких как передаваемые скачки напряжения от обмоток среднего напряжения, статические заряды и т. д.по отношению к земле. Однако это приводит к небольшому увеличению уровня тока первого короткого замыкания.

Рис. E11 – IT-система (нейтраль с заземленной через сопротивление)

Типы систем распределения для электроснабжения – Bender

Тип системы электроснабжения Ваши преимущества Недостатки
SELV или PELV (безопасное сверхнизкое напряжение или защитное сверхнизкое напряжение) • Отсутствие потенциальной опасности при контакте • Ограниченная мощность, если развертывание оборудования должно быть рентабельным • Особые требования к токовым цепям
Защитная изоляция • Максимальный уровень безопасности
• Можно комбинировать с другими типами систем
• Двойной изоляция оборудования
• Рентабельность только для малых нагрузок
• Изоляционный материал представляет опасность возгорания при тепловых нагрузках
IT-система • Обеспечивает ЭМС
• Повышенная готовность: просто сообщается о первой неисправности Отключение в случае второй неисправность
• Низкий ток утечки на землю в небольших системах
• Влияние на соседей сокращается количество установок, что, в свою очередь, упрощает заземление.
• Небольшие технические затраты на установку кабелей и проводов
• Использование соответствующих устройств облегчает поиск неисправностей
• Оборудование должно быть универсально изолировано от напряжения между внешними проводниками.
• Для проводов N требуется устройство защиты от перенапряжения.
• Возможные проблемы с отключением при втором замыкании на землю.
Система TT • ЭМС-дружественный установка кабеля и проводника
• Напряжение прикосновения может варьироваться от одной области к другой
• Может сочетаться с системой TN
• Совместимо только с низкими номинальными мощностями из-за использования GFCI
• Требуются регулярные функциональные испытания
• Рабочее заземление есть комплекс (≤ 2 Ом).
• Эквипотенциальное соединение обязательно для каждого здания
Система TN-C • Простота установки
• Низкие материальные затраты
• Не способствует ЭМС
• Строительные паразитные токи и низкочастотные магнитные поля делают систему несовместимой для использования в зданиях, где размещается оборудование информационных технологий
• Риск для жизни и здоровья в случае поломки PEN
• Повышенный риск электрических пожаров
Система TN-CS • Экономичный компромисс для зданий, в которых нет информационных технологий оборудование. • Не благоприятствует ЭМС
• Возможны низкочастотные магнитные поля
Система TN-S • Дружественна к ЭМС
• Низкое повышение напряжения в исправных фазах
• Повышенные затраты на инженерное обеспечение безопасности при удаленном множественном питании
• Риск многократного заземления осталось незамеченным

Николай Бозов | Промышленная автоматизация и управление

Типы систем заземления

Сегодня существуют три схемы заземления системы, определенные стандартами IEC 60364 и NF C 15.100, это системы TN, TT и IT.

Для обеспечения защиты людей, оборудования и непрерывности работы токопроводящие провода и токоведущие части электроустановки «изолированы» от заземленных открытых проводящих частей. Изоляция включает:

  • разделение изоляционными материалами.
  • разделение по линейным зазорам в газах (например, в воздухе) или по длинам утечки по изоляторам (например,грамм. для предотвращения пробоя в электрическом распределительном устройстве).

Описанные различные схемы заземления (часто называемые типом энергосистемы или схемами заземления системы) характеризуют метод заземления установки после вторичной обмотки трансформатора СН / НН и средства, используемые для заземления открытых проводящих проводов. части установки РН, питаемые от нее.

Таким образом, обозначение типов систем заземления обозначается двумя буквами.Первая буква для подключения нейтрали трансформатора (2 возможности):

  • T для «заземленного».
  • I для «раскопанных» (или «изолированных»).

Вторая буква для типа соединения открытых токопроводящих частей установки (2 возможности):

  • T для “прямого” заземления
  • Н для «подключен к заземленной нейтрали» в исходной точке установки.

Комбинация этих двух букв дает три возможных конфигурации: TT, TN и IT.

Система ТТ

Одна точка источника питания подключена непосредственно к земле. Все открытые и посторонние проводящие части подключаются к отдельному заземляющему электроду на установке. PE-соединение обеспечивается локальным заземляющим электродом. Этот электрод может быть или не быть электрически независимым от электрода истока. Две зоны воздействия могут перекрываться, не влияя на работу защитных устройств. Таким образом, защита людей от непрямого контакта обеспечивается УЗО со средней или низкой чувствительностью.

Система ТТ

T = Terra = нейтраль с прямым заземлением

T = Terra = каждый элемент оборудования имеет отдельное заземление с низким сопротивлением


Рисунок 1. Системы заземления TT.

Техника защиты людей: открытые токопроводящие части заземлены и используются устройства защитного отключения (УЗО). УЗО вызывает отключение распределительного устройства, как только ток короткого замыкания имеет напряжение прикосновения, превышающее безопасное напряжение Ui.

Принцип работы: прерывание при первом повреждении изоляции.

Основные характеристики

  • Самое простое решение в проектировании и установке. Используется в установках, снабжаемых непосредственно общественной распределительной сетью низкого напряжения.
  • Не требует постоянного контроля во время работы (может потребоваться периодическая проверка УЗО).
  • Защита обеспечивается специальными устройствами, устройствами защитного отключения (УЗО), которые также предотвращают риск возгорания, когда они настроены на <= 500 мА.
  • Каждое нарушение изоляции приводит к прерыванию подачи питания, однако отключение ограничивается неисправной цепью путем последовательной установки УЗО (селективные УЗО) или параллельно (выбор цепи).
  • Нагрузки или части установки, которые при нормальной работе вызывают высокие токи утечки, требуют специальных мер для предотвращения ложных отключений, например, питание нагрузок с разделительным трансформатором или использование специальных УЗО.

Преимущество: Требуется всего 3 проводника

Недостаток: Эффективная система только при удалении трансформатора от потребителей.Применяется в низковольтных сетях в районах, в которых подстанция находится на большом удалении от потребителей, то есть в сельской местности. Используется в сетях среднего напряжения совместно с (воздушными) линиями электропередач.

Системы TN

Источник заземлен как для системы ТТ (см. Выше). В установке все открытые и посторонние проводящие части подключены к нейтральному проводу. Ниже представлены версии систем TN.

Система TN-C

Нейтральный проводник также используется в качестве защитного проводника и называется проводником PEN (защитный проводник и нейтраль).Эта система не разрешена для проводов сечением менее 10 мм2 или переносного оборудования.

T = Terra = нейтраль с прямым заземлением

N = низкоомный обратный проводник к нейтрали трансформатора

C = «комбинированный» провод для PE и N = PEN

Рисунок 2. Системы заземления TN-C.

Для системы TN-C требуется эффективная эквипотенциальная среда внутри установки с рассредоточенными заземляющими электродами, расположенными как можно более равномерно, поскольку PEN-проводник является одновременно нейтральным проводником и в то же время несет токи дисбаланса фаз, а также гармонические токи 3-го порядка (и их кратные).

Следовательно, PEN-проводник должен быть подключен к нескольким заземляющим электродам в установке.

Внимание: В системе TN-C функция «защитный провод» имеет приоритет над «функцией нейтрали». В частности, PEN-провод всегда должен быть подключен к клемме заземления нагрузки, а для подключения этой клеммы к нейтральной клемме используется перемычка.

Преимущество: всего 4 проводника

Недостаток: чувствительность к электромагнитным помехам, поскольку гармоники отводятся через PEN, что означает, что нагрузки с проводником N дополнительно нагружаются гармониками.

Система TN-S

Система TN-S (5 проводов) обязательна для цепей с поперечным сечением менее 10 мм2 для переносного оборудования. Защитный провод и нейтральный провод разделены. В подземных кабельных системах, где существуют кабели в свинцовой оболочке, защитным проводником обычно является свинцовая оболочка. Использование отдельных проводов PE и N (5 проводов) обязательно

T = Terra = нейтраль с прямым заземлением

N = низкоомный обратный провод к нейтрали трансформатора

S = отдельные провода для PE и N

Рисунок 3.TN-S Системы заземления.

Преимущество: система соответствует директивам EMC

Недостаток: 5 проводников

Система TN-C-S

Системы TN-C и TN-S могут использоваться в одной установке. В системе TN-CS система TN-C (4-х проводная) никогда не должна использоваться после системы TN-S (5-ти проводная), поскольку любое случайное прерывание нейтрали на восходящей части приведет к прерыванию цепи. защитный провод в выходной части и, следовательно, опасность.

В этой системе комбинированный провод N и PE (PEN) выходит из трансформатора, но в какой-то момент провод PEN разделяется на отдельные линии PE и N. Тем не менее, PEN является правильным описанием для этого PE, потому что нейтраль может быть отделена от комбинированного проводника в любое время. После того, как нейтраль была отделена от комбинированного проводника, ее нельзя снова подключить к PEN, т.е. это должна быть «ответвительная линия»! Если нейтральный провод, который уже был отделен от PEN, был бы повторно подключен к нему, это образовало бы параллельное соединение с неисчислимым импедансом и, следовательно, также неисчислимой нагрузкой короткого замыкания.Кроме того, это может привести к возникновению нежелательных блуждающих («блуждающих») токов.

Рисунок 4. Системы заземления TN-C-S.

ИТ-системы

Между нейтральной точкой источника питания и землей не выполняется преднамеренное соединение.

I = нейтраль трансформатора изолирована или с заземлением с высоким сопротивлением

T = Terra = каждый элемент оборудования имеет отдельное заземление с низким сопротивлением

Преимущество: первая неисправность = проводящее соединение от фазы к корпусу не вызывает отключения.

Недостаток: должна быть установлена ​​дополнительная система контроля для обнаружения первой неисправности.

Используется, например, в ситуациях, когда важна высокая доступность электроустановок, например в операционных больниц, во взрывоопасных зонах.

Рисунок 5. Системы заземления IT.

Сломанный PEN

Не паникуйте, эта статья не о сломанных шариковых ручках, а о сломанных PEN-проводниках в заземляющих устройствах PME.

Что такое PEN-проводник?

Провод с защитной заземленной нейтралью (PEN) – это одиночный проводник, который выполняет комбинированную функцию обеспечения нейтрального и защитного заземляющего проводника в системе заземления TN-C-S.

PEN-проводник обычно, но не исключительно, используется с системой заземления питания LV PME. Проводник может быть либо отдельным от линейных проводов, как в случае с воздушной линией, либо объединен в многожильный кабель в виде ряда проводников, намотанных вокруг линейных проводов для формирования брони, как в концентрическом кабеле.Медная оболочка концентрического кабеля, показанная на рисунке 1, представляет собой PEN-проводник.


Фигура
1 : Концентрический кабель

Если у кабеля питания есть отдельный защитный провод, это TN-S?

Из-за характера схемы заземления PME распределители не должны использовать схемы заземления TN-C-S и TN-S в одной и той же сети. Однако при ремонте или изменении распределительной сети иногда поврежденные 4-жильные кабели можно заменить на 3-жильные.

Иногда предполагается, что, если кабель питания имеет отдельный защитный провод, установка имеет схему заземления TN-S. Это не обязательно правильно; если он поставляется из распределительной сети, установщик должен предположить, что это TN-C-S, если оператор распределительной сети (DNO) не подтвердил в письменной форме, что это устройство заземления TN-S.

Что такое схема заземления PME?

Устройство с множественным защитным заземлением (PME) является разновидностью TN-C-S, как показано на рисунке 3.Это относится к схеме заземления, обеспечиваемой распределителем, где оно заканчивается в вырезе в источнике установки потребителей TN-C-S.

«Множественный» в PME означает, что вдоль трассы кабеля может быть установлено несколько заземляющих электродов, чтобы гарантировать, что сопротивление PEN-проводника относительно земли находится в пределах значений, требуемых DNO, в технической рекомендации ENA G12 / 4 указано 20 Ом.

Буква «S» обозначает разделение нейтрали и земли на стороне установки.Точка звезды заземляется распределителем, обычно в сливном ящике трансформатора, как показано на Рисунке 2.


Рисунок 2
: Соединение нейтрали трансформатора с землей внутри защитной коробки трансформатора

Рисунок 3 : Система TN-C-S с PME

Что такое схема заземления PNB?

Схема защитного заземления нейтрали (PNB) также является разновидностью TN-C-S и может использоваться в зависимости от индивидуальных требований DNO.Провод PEN или CNE подключается только к одной точке, удаленной от трансформатора, между трансформатором и выводами питания потребителя.

Техническая рекомендация ENA G12 / 4 рекомендует, чтобы расстояние между соединением с землей и входом потребителей было 40 м или меньше, однако, чтобы минимизировать риск повышения напряжения в случае обрыва нейтрали, это соединение должно быть выполнено как как можно ближе к клеммам питания потребителей. Обычно он располагается в распределительном щите потребителей НН вместе с заземляющим проводом нейтрали, см. Рисунок 4.Однако учтите, что нейтраль и земля разделены на стороне потребителя установки.


Рисунок 4
: Нейтраль – Земля в распределительном щите низкого напряжения потребителей

Рисунок 5 : Руководство IET 8 Система TN-C-S с PNB

Каковы обязанности дистрибьютора PME?

Распределение электроэнергии регулируется Положениями о качестве и непрерывности электрической безопасности (ESQCR) 2002 (с поправками), которые являются нормативным актом.Ассоциация энергетических сетей (ENA) дает рекомендации для дистрибьюторов в своей технической рекомендации G12, выпуск 4, «Требования к применению защитного многократного заземления в низковольтных сетях».

ESQCR не позволяет дистрибьюторам предоставлять клеммы заземления PME для определенных установок, таких как металлоконструкции в фургоне или лодке, а также на заправочных станциях. Хотя, если это часть более крупного объекта, средства PME могут быть предусмотрены для постоянных зданий при условии, что независимое заземление отделено от PME.

Каковы требования BS 7671: 2018 + A1: 2020 для систем PME?

Требования ESQCR повторяются в BS 7671: 2018 + A1: 2020 в следующих разделах:

  • Раздел 708 – Электромонтаж в автодомах / кемпингах
  • Раздел 709 – Марины и аналогичные места
  • Раздел 730 – Береговые устройства береговых электрических соединений для судов внутреннего плавания
  • Раздел 740 – Временное электрооборудование сооружений, развлекательных устройств и киосков на ярмарочных площадях, в парках развлечений и цирках.

Установки, на которых может быть разрешено заземление PME, но должны быть приняты особые меры предосторожности, в том числе:

  • Раздел 702 – Бассейны плавательные и другие бассейны
  • Раздел 704 – Сооружения на стройплощадке и сносе
  • Раздел 705 – Помещения для сельского хозяйства и садоводства
  • Раздел 711 – Выставки, шоу, стенды
  • Раздел 717 – Мобильные или передвижные единицы.

Когда в 1966 году было опубликовано 14 -е издание Правил электропроводки IEE, в Приложении 5 было подтверждено введение систем заземления PME, как показано на Рисунке 6.


Рисунок 6
: Приложение 5 к 14 -е издание Нормы проводки IEE

В Правило 411.4.2 стандарта BS 7671: 2008 + A3: 2015 было добавлено примечание, в котором говорится: « PE- и PEN-проводники могут дополнительно подключаться к земле, например, в точке входа в здание», поскольку это приемлемо в соответствии с правилами по безопасности, качеству и непрерывности электроснабжения (ESQCR), , но до этого в соответствии с «Положениями о поставках 1988» для потребителя было неприемлемо заземлять нейтраль DNO.

Правило 543.4 стандарта BS 7671: 2018 + A1: 2020 устанавливает требования к комбинированным защитным и нейтральным проводникам (PEN). В примечании говорится, что «Правило 8 (4) ESQCR запрещает использование PEN-проводов в установках потребителей».

Поправка 1 к BS 7671: 2018 была опубликована в феврале 2020 года, Поправка применялась только к Разделу 722, который касается зарядки электромобилей. Основное изменение в этой Поправке – включение дополнительных методов защиты от разомкнутых проводов PEN для зарядных устройств электромобилей с использованием устройств, обнаруживающих пониженное или повышенное напряжение в распределительной сети.

Требования к защитному соединению установок с заземлением PME указаны в таблице 54.8 стандарта BS 7671: 2018 + A1: 2020. Требования более жесткие, чем для систем TN-S, чтобы выдерживать любые отклоняемые токи нейтрали, которые могут существовать из-за разомкнутого PEN-проводника.

Интересно, что Правило 114.1 BS 7671: 2018 + A1: 2020 гласит, что для поставки, предоставляемой в соответствии с Правилами безопасности, качества и непрерывности электроэнергии (ESQCR), «считается, что соединение с землей нейтрали поставка постоянная.’

В то время как в распределительной сети происходит разрыв PEN-проводника, его последствия могут иметь серьезные последствия для электроустановки потребителей. Каждую установку следует оценивать индивидуально, и если риск контакта человека с токопроводящими частями, подключенными к заземляющему устройству PME и заземлению, неприемлем, необходимо принять дополнительные меры защиты.

Какие проблемы с PME?

В случае обрыва PEN-проводника распределителя (обрыв цепи) отклоненные нейтральные токи и опасные напряжения прикосновения могут появиться на любых металлических конструкциях, подключенных к главной клемме заземления (MET) установки.

Риск поражения электрическим током увеличивается для людей на открытом воздухе, поскольку они могут контактировать с Землей, возможно даже босиком, что снизит сопротивление тела Земле и увеличит ток прикосновения.

Примеры зон риска включают водопроводные краны и электрооборудование класса I, подключенное к МЕТ. Возгорание также может быть опасным из-за теплового эффекта посторонних проводящих частей, таких как водопроводные и газовые трубы, вызванного отводимым нейтральным током.

Дополнительную информацию можно найти в IEC 60479-1: 2018 Влияние тока на людей и домашний скот и IEC / TR 60479-5 Пороговые значения напряжения прикосновения для физиологических эффектов.

Какие напряжения могут появляться на заземленных металлоконструкциях PME в условиях холостого хода PEN?

В условиях PEN разомкнутой цепи напряжение между нейтралью и землей будет зависеть от соотношения баланса нагрузки в распределительной сети. В некоторых случаях это может быть до 230 В.Это становится более сложным, если принять во внимание коэффициент мощности. В данной статье коэффициент мощности не учитывался.

Закон Кирхгофа гласит, что сумма токов, текущих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла. В трехфазной распределительной системе общая нейтраль – это точка звезды.

Если нагрузка не сбалансирована, по нейтральному проводнику будет течь ток, это будет векторная сумма линейных токов.Если PEN-проводник становится разомкнутым, ток нейтрали не может течь. Напряжения между линией и нейтралью «смещаются» до тех пор, пока не будет достигнута точка баланса, что устраняет необходимость в токе нейтрали. Говорят, что звездная точка «плавает» в положение, при котором достигается баланс.

Это проиллюстрировано на векторной диаграмме на рисунке 7. Расстояние от центральной точки треугольника до смещенной точки звезды трех фаз указывает напряжение прикосновения к Земле; 64 В. Точка звезды переместилась в сторону наиболее нагруженной фазы, в данном случае L3.


Рисунок 7
: Фазорная диаграмма

Это состояние вызовет перенапряжение в одних фазах и пониженное – в других, а также может привести к неисправности или повреждению оборудования, не предназначенного для работы при повышенном или пониженном напряжении. Это динамическая ситуация, поскольку оборудование, установленное на поврежденных фазовых сбоях, также будет влиять на потребность в нагрузке и баланс сети, и, следовательно, напряжение на земле также изменится.

Постановление 442.3 BS 7671: 2018 + A1: 2020 предоставляет информацию о напряжении напряжения промышленной частоты в случае потери нейтрального проводника в системе TN или TT.

Трехфазная симметричная сеть

В трехфазной симметричной сети нет тока нейтрали, где нет тройных гармоник. Однако следует помнить, что любая электрическая установка, включающая несколько однофазных нагрузок, вряд ли будет или останется сбалансированной в течение определенного периода времени.

Также следует помнить, что напряжение относительно земли будет зависеть от соотношения баланса в распределительной сети, а не только от установки потребителей.

Сценарий 1 Нормальные рабочие условия


Рисунок 8
: Нормальные рабочие условия

В нормальных условиях эксплуатации путь тока возвращается от каждого объекта через провод PEN к распределительному трансформатору, в таких условиях нет напряжения между нейтралью PME и землей.

Сценарий 2 Обрыв провода PEN в однофазной части кабеля


Рисунок 9
: Разомкнутый PEN-проводник в однофазной части кабеля

В случае разомкнутой цепи PEN-проводника на однофазной части кабеля обратный путь проходит через постороннюю проводящую часть, такую ​​как металлическая водопроводная труба, совместно используемая с соседней установкой.Это вызовет напряжение прикосновения между любыми подключенными к земле оголенными и посторонними проводящими частями, напряжение будет изменяться в зависимости от сопротивления обратного пути.

Сценарий 3 Обрыв провода PEN в трехфазном участке кабеля


Рисунок 10
: Разомкнутый PEN-проводник в трехфазном участке кабеля

Если PEN-проводник обрывается на участке трехфазного кабеля, обратный путь будет через соседнюю установку, обратно к фазе L2.Это означает, что в однофазной установке может существовать до 400 В. Напряжение на землю будет выше, если распределительная сеть не сбалансирована.

В реальном мире ситуация, вероятно, будет гораздо более сложной, поскольку многие переменные влияют на уровень напряжения прикосновения и отклоненный нейтральный ток. Возможно, что объединенные токи нейтрали для нескольких установок могут вернуться через одну установку.

Эта ситуация, которую трудно обнаружить, приводит к тому, что напряжение относительно земли до 230 В и напряжение между токоведущими проводниками до 400 В присутствует в любой точке в тех установках, на которые влияет обрыв нейтрального проводника.

Какие меры предосторожности можно предпринять, чтобы ограничить рост напряжения на клемме заземления потребителя в случае обрыва PEN-проводника?

Если последствия разрыва цепи PEN-проводника представляют недопустимый риск, следует принять дополнительные меры защиты; но давайте посмотрим на практичность.

Дополнительный заземляющий электрод

Метод защиты, который может смягчить эффект разомкнутого PEN-проводника, заключается в подключении дополнительного заземляющего электрода с достаточно низким значением сопротивления, чтобы поддерживать напряжение прикосновения ниже значения, которое разработчик считает приемлемым.Требуемое значение сопротивления можно рассчитать в соответствии с нагрузкой на установку по следующей формуле:

Таблица 14.1 : Руководство IET 5 Защита от поражения электрическим током

Таблица 14.1, извлеченная из Руководства IET 5 Защита от поражения электрическим током, предоставляет типичные значения сопротивления, необходимые для снижения напряжения прикосновения до 50 В и 100 В соответственно. На практике и в зависимости от требований к нагрузке, этих значений сопротивления может быть трудно достичь с помощью заземляющего электрода, и, вероятно, потребуется установка специальных заземляющих устройств, таких как заземляющие маты.Например, для электрической установки с максимальной потребляемой мощностью 7 кВт потребуется заземляющий электрод с сопротивлением 2,1 Ом, чтобы поддерживать напряжение прикосновения ниже 50 вольт.

В секторе автомагистрали при установке уличной мебели, такой как уличное освещение, светофоры и дорожные знаки, подключенные к заземляющему устройству PME, обычной практикой является установка дополнительного заземляющего электрода, обычно на опорной стойке и последней стойке цепи.

Дополнительную информацию о расчете сопротивления дополнительных заземляющих электродов можно найти в Руководстве № 5 IET, защита от поражения электрическим током.

TT Устройство заземления

Если риск обрыва цепи PEN-проводника неприемлем, заземление TT является надежным и эффективным методом. Заземляющий электрод может быть установлен для создания схемы заземления TT, как для части, так и для всей установки. BS 7671: 2018 + A1: 2020 обычно требует значения сопротивления менее 200 Ом с установленными УЗО для защиты от короткого замыкания. Однако установка заземляющего устройства TT сопряжена с риском, следует проявлять осторожность, чтобы не повредить подземные сооружения, находящиеся под землей, такие как кабели и трубы.Чертежи местоположения сервисов потребуются для определения местоположения существующих подземных коммуникаций.

Также важно обеспечить соблюдение требований в отношении минимального безопасного расстояния от других систем заземления или подземных проводящих частей, подключенных к другим системам заземления. Это необходимо для предотвращения появления напряжения на заземляющем устройстве TT в случае разрыва цепи PEN-проводника. У DNO есть свои требования, поэтому важно их проверить.

Дополнительную информацию можно найти в BS 7430: 2011 + A1: 2015 Практические правила по защитному заземлению электрических установок.

Как мне узнать, есть ли в установке, над которой я работаю, PEN-проводник с разомкнутой цепью?

Перед началом работы с любой установкой необходимо принять меры предосторожности, чтобы определить, существует ли какое-либо опасное напряжение прикосновения к проводящим частям перед началом работы, это особенно важно при работе на открытом воздухе и при контакте с землей.

Перед отключением проводов заземления или защитного заземления особенно важно убедиться в отсутствии утечки тока нейтрали.Это все еще может произойти, даже если установка изолирована.

Не существует одного простого теста, чтобы определить, есть ли провод PEN с разомкнутой цепью или нет. Есть много переменных, которые будут влиять на показания, такие как место разрыва в проводе PEN, соотношение нагрузки сети и совместимость посторонних проводящих частей с другими установками. Однако приведенные ниже методы тестирования могут указать на наличие проблемы.

Как часть процедуры безопасной изоляции, испытание для определения наличия напряжения должно проводиться между проводниками обычным образом.Простое бесконтактное устройство индикации напряжения, более известное как «стержень напряжения», также может использоваться для определения напряжения без необходимости привязки к Земле. Следует отметить, что «стандартное» бесконтактное устройство индикации напряжения, используемое большинством электриков, имеет порог срабатывания, превышающий 200 вольт переменного тока. Следовательно, напряжение прикосновения 70 вольт или более может остаться незамеченным и стать причиной травмы. Доступны однополюсные устройства индикации напряжения с различными напряжениями, некоторые из них могут обнаруживать напряжения до 50 вольт или меньше.

Однако важно понимать, что использование только обнаружения напряжения может не обнаружить наличие разомкнутого PEN-проводника, если отведенный нейтральный ток возвращается по альтернативному пути. Только когда заземляющий провод будет отключен, цепь будет разорвана, и напряжение может быть обнаружено, и трубопровод станет под напряжением. Это может быть чрезвычайно опасной ситуацией, поскольку в зависимости от устройства распределительной сети может протекать несколько ампер.

Индикация отклоненных нейтральных токов может быть идентифицирована с помощью стандартного амперметра-клещей путем тестирования тока, протекающего в заземляющем проводе, когда установка питает подключенную нагрузку, как показано на рисунке 11. Он также может быть размещен вокруг трубопроводов внутри установка для обнаружения наличия отклоненного нейтрального тока.


Рисунок 11
: Токоизмерительные клещи

В установке может быть некоторая утечка тока.В зависимости от установленного оборудования, он может быть в районе нескольких миллиампер. Прохождение нескольких ампер указывает на обрыв цепи PEN-проводника.

Местоположение разрыва нейтрального проводника определяет, будет ли отведенный нейтральный ток «импортировать» или «экспортировать» из установки. Если ток увеличивается с увеличением нагрузки на установку, это указывает на обрыв PEN-проводника на установке, так как нейтральный ток «экспортируется», как показано на Рисунке 12.Принимая во внимание, что если отклоненный нейтральный ток все еще может быть обнаружен в заземляющем проводе с изолированной установкой, это будет означать, что отклоненный нейтральный ток «импортируется» из других установок в распределительной сети, как показано на Рисунке 13.


Рисунок 12
: Экспорт отведенного тока нейтрали

Рисунок 13 : Импортированный нейтральный ток

Что мне делать, если я подозреваю обрыв провода PEN?

Отведенные нейтральные токи могут вызвать возгорание и / или поражение электрическим током.При работе с установкой, если есть подозрение на обрыв PEN-проводника, необходимо немедленно сообщить об этом электрическому распределителю по телефону, используя номер службы экстренной помощи 105. Звонок будет автоматически перенаправлен на номер службы экстренной помощи местного DNO для данного района.

Сводка

Несмотря на то, что выпуск разомкнутого PEN-проводника является обязанностью дистрибьютора, это может иметь серьезные последствия для электроустановки потребителя. В зависимости от условий установки и возможных последствий следует применять дополнительные защитные меры.

PME подходит для многих применений, но следует проявлять осторожность, когда возможен контакт с истинной землей и металлическими конструкциями, заземленными PME.

Чтобы определить, требуются ли дополнительные защитные меры, проектировщику необходимо оценить риск.

Перед началом работы проведите испытание, чтобы определить, находятся ли токопроводящие части под напряжением.

Если есть подозрение на обрыв PEN-проводника, немедленно позвоните по номеру 105, чтобы незамедлительно сообщить об аварийной ситуации местному распределителю электроэнергии.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *