Система TN-C: определение, особенности, примеры выполнения

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.

Система с заземленной нейтралью ТТ

ТТ – это система, где нейтраль, принадлежащая источнику питания глухо заземляется, а вот открытые проводящие части заземляются отдельно, при помощи специального заземляющего устройства, которое электрически независимо от нейтрали.

Расшифровывается ТТ как:

Т – заземленная нейтраль, связь нейтрали источника электрической энергии с землей непосредственна;

Т – открытые проводящие части заземлены. Это значит, что заземление проводится локально (по месту) независимо от нейтрали.

Схема показана ниже:

Достоинством такого заземления будет то, что контур заземления РЕ абсолютно не зависит от нейтрального провода N. Что при его разрушении на подстанции или на пути от подстанции к потребителю абсолютно не повлияет на контур РЕ.

Но есть и минусы, а именно – требуется более сложный контур молниезащиты, что бы избежать появления пиков между N и РЕ. Также в данной системе автоматическому выключателю довольно сложно отследить КЗ на корпус, так как при местном заземлении сопротивление его довольно велико.

Более того, ПУЭ рекомендует систему ТТ как дополнительную, при условии, что подводящая линия не может удовлетворить требования TN-C-S по механической защите РЕ и повторному заземлению. Также в электроустановках, в которых при касании возможен непосредственный контакт с землей или же с заземленными металлическими элементами.

Также нужно помнить, что при использовании ТТ необходимо обязательно применять УЗО. Как правило, в таких системах применяют вводное УЗО имеющее уставку 100 – 300 мА и отслеживающее КЗ между РЕ и фазой. После него устанавливают УЗО персональные для конкретных цепей с токами уставки 10-30 мА.

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.

Защита дома от перенапряжения в системе ТТ

Для предохранения попадания разряде молнии в здание необходимо использовать систему молниезащиты, когда высокая энергия природных явлений улавливается молниеприемником и отводится на потенциал земли через контур заземления. Последний должен выдерживать чрезвычайно большие нагрузки.

Когда высоковольтный разряд попадает в питающую дом воздушную линию электропередачи, то работают ее защиты-разрядники. Однако, часть энергии коротким импульсом вполне может проникнуть по фазному проводу в домашнюю электропроводку, выжечь подключенное оборудование.

Кроме того, на ВЛ вполне возможен обрыв электрического провода рабочего нуля, когда в трехфазной системе происходит смещение нейтрали, а фазное напряжение 220 вольт способно возрасти до линейного 380.

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.

Система с изолированной нейтралью IT

В IT нейтраль физически не имеет контакта с землей или имеет, но через устройства имеющие большое сопротивление, а токопроводящие элементы системы при этом заземляются.

Расшифровывается IТ как:

I – (от английского isolation) изолированная нейтраль;

Т – обозначает наличие локального (местного) заземления частей электроустановок;

В таких системах ток утечки на корпус или землю будет довольно низким и не окажет влияния на работу оборудования.

Применяют IT в установках специального назначения, с повышенными требованиями к надежности и безопасности (например, в больницах для реализации аварийного электроснабжения).

Естественные и искусственные виды заземления

• Свинцовые оболочки кабелей, проложенные в траншеях под землей; рельсовые пути неэлектрифицированных подъездных путей, железных дорог и т.д.
• Железобетонные и металлические конструкции любых строительных сооружений, которые непосредственно соприкасаются с землей.
• Проведенные под землей водопроводные и канализационные магистрали. Нельзя использовать металлические трубы, по которым проходят взрывоопасные и горючие вещества.

Искусственное заземление
Как правило, для искусственных заземлителей используют горизонтальные и вертикальные электроды. Роль вертикальных может играть прутик или стальная труба, длиной не менее 3 метров. Суть реализации состоит в том, чтобы верхние концы погрузить в землю и соединить полоской из стали, используя сварочный аппарат. Такая технология образует контур заземления.

Для безопасного использования электрических приборов должны быть использованы естественные заземлители. Их применение позволяет сэкономить семейный бюджет и время, поскольку нет необходимости сооружать искусственные заземлители. Если естественный вид удовлетворяет все требования ПУЭ по сопротивлению растекания, искусственное можно не сооружать.

Сравнение искусственного и естественного контура

• Трубопроводы, предназначенные для различных целей, находящиеся в земле.
• Арматура строительных сооружений, которая погружается в слои грунта.

Данные типы защитного контура обязательно должны быть связаны с объектом минимум двумя элементами. Как правило, их устанавливают в разных частях конструкции.

В качестве естественной защиты запрещается использовать:

• отопительные системы и канализационные магистрали;
• трубы, поверхность которых покрыта антикоррозийным составом;

• металлоконструкции, предназначенные для транспортировки горючих и токсичных веществ.

Искусственный контур – это специальные конструкции, изготовленные из металла. Для работы их погружают в слои грунта. Наиболее распространенные примеры искусственных защитных контуров:

• Металлические полотна, заложенные в землю. Им могут быть свойственны разные формы и размеры.
• Стержни, уголки, трубы и стальные балки, помещенные в землю.

Каждый элемент искусственного контура в обязательном порядке должен иметь коррозиестойкие электрические проводники, изготовленные из цинка или меди.

Требования к устройству заземления

Самой важной характеристикой заземляющего устройства является его сопротивление. Требование к этому параметру, если заземление выполнено по системе ТТ, можно выразить следующим образом (ПУЭ п.1.7.59):

R ≤ 50B/Iср.узо

При этом, в случае применения нескольких устройств защитного отключения, учитывается дифференциальный ток срабатывания того устройства, где он имеет максимальное значение.

Кроме этого требования, должна быть выполнена основная система уравнения потенциалов (п.1.7.60 ПУЭ). Суть мероприятия заключается в соединении между собой следующих конструкций:

• Заземляющее устройство, выполненное на объекте.
• Металлические трубопроводы отопления, водоснабжения (холодного и горячего), канализации, газоснабжения.
• Металлические конструкции, относящиеся к каркасу здания.
• Металлические детали вентиляционных систем, а также систем кондиционирования.
• Заземляющее устройство, входящее в состав молниезащиты частного дома.