Система заземления ТТ и TN: обозначение, схема, применение, достоинства и недостатки

Общепринятым способом обеспечения безопасности при работе с электрооборудованием, является заземление. В ПУЭ, в перечне мер по защите людей от воздействия электрического тока, защитное заземление стоит на первом месте (пункт 1.7.51, Глава 1.7). Эта мера предусматривает соединение открытых токопроводящих частей электроустановки с заземляющим устройством. В зависимости от конструктивных особенностей электрических установок и сетей, заземляющий контур может быть организован несколькими способами. Система, в соответствии с которой осуществляется заземление, определяется на стадии проектирования или предписывается техническими условиями, которые выдает электросетевая организация. Предметом рассмотрения данной статьи служит система заземления ТТ, принцип работы и область применения которой будет подробно изложен далее.

Система заземления ТТ

Сокращенное обозначение ТТ означает следующее:

• Первая буква Т – нейтраль источника питания соединена с землей (Т – образуется от английского слова «terra», что в переводе означает – «земля». То есть, это – система с глухозаземленной нейтралью, так же, как и TN.
• Вторая буква Т – все части электроустановок потребителей, способные оказаться под опасным для жизни напряжением, принудительно соединяются с землей. Но контур повторного заземления в системе ТТ не связывается электрически с контуром заземления нейтрали источника питания – генератора или трансформатора.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

В этом и есть существенное конструктивное отличие системы ТТ от TN. В системе TN-С контура источника и потребителя соединяются между собой при помощи PEN-проводника. В системе TN-S для этого применяется проводник РЕ. У ТТ эта электрическая связь отсутствует.

Но это не означает, что связи совсем нет никакой. Поверхность земли проводит электрический ток. На этом основаны принципы защиты в системах TN-C и TN-S.

Установка учетных и защитных устройств в щиток

Теперь пришла очередь установить на дин-рейку все остальные элементы. Полный перечень оборудования необходимого для щита частного дома следующий:

1) Стальной электрический щит (степень защиты ip54 или выше)

2) Бокс/кожух для АВ на 3 модуля

3) Автоматический выключатель трехполюсный 25А

4) Трехфазный счетчик электрической энергии 380В

5) распределительный блок на DIN-рейку

6) Селективное УЗО от 40А, ток утечки 100мА или 300мА

Электросчетчик, должен быть трехфазный, для сетей 380В. Обычно выбирается электронный, двухтарифный. При выборе производителя, основной ориентир срок гарантии, у кого она больше, тот и нужно брать. Обычно берется простой, без лишних интерфейсов, например, Меркурий или Энергомера.

Распределительный блок должен иметь достаточное количество клемм под нужные сечения проводников. Для варианта с ВДТ — выключателем дифференциального тока, с заземлением ТТ, потребуется:

1 клемма — 16мм.кв – для контура повторного заземления ПВ1 или ПуВ(ПуГВ)

2 клеммы по 6мм.кв – для внутренних проводников, используемых при коммутации

Противопожарное УЗО выбирается селективное – имеющее задержку при срабатывании. Ток утечки может быть, как 100мА, так и 300мА.

Выбор порога срабатывания Устройства Защитного Отключения зависит от многих факторов. Практически любой электроприбор имеет определенную утечку и это нормально. Если таких устройств много, суммарные потери могут быть большими.

Исходя из этого и выбирается эта величина. Если жилье небольшое, достаточно ставить 100мА. Если же это коттедж, с большим количеством техники и оборудования, то однозначно 300мА.

Для внутренних соединений в щитке, удобнее всего использовать гибкие провода ПуГВ (еще могут называться ПВ-3) 1х6мм.кв. и наконечники НШВИ.

Недостатки системы TN

А вот тут и возникают проблемы. Сопротивление линии от источника питания до повреждения порой настолько велико, что токи замыкания на землю (контур заземления) приводят только к запуску теплового расцепителя. Защита срабатывает со значительной выдержкой времени, а в некоторых случаях не способна сработать вообще.

За это время на человека, случайно оказавшегося в контакте с вроде бы и заземленной поверхностью, действует опасное для жизни напряжение.

Вторая опасность заключается в обрыве защитных проводников, соединяющих контур заземления источника с защищаемыми от появления опасных потенциалов корпусами. В этом случае то, что призвано защитить, становится еще опаснее. При отсутствии повреждений в электроустановке все заземленные ее части оказываются под напряжением. Если при этом контур повторного заземления отсутствует или недостаточно эффективен, вероятность поражения током человека стремительно возрастает.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

Казалось бы, корпус электрооборудования заземлен, откуда на нем возьмется опасное напряжение? В системе TN-C это возможно в результате распределения потенциалов по мере прохождения токов от источника к земле. В системе TN-S следует учитывать тот факт, что в чистом виде их очень мало. В ходе реконструкции электроустановок реализуется система TN-C-S, в которой проводник PEN на каком-то участке просто разделяется на два: защитный РЕ и рабочий N.

Обрыв PEN-проводника до точки разделения приводит к появлению как на рабочих, так и на защитных проводниках всей отсеченной от источника сети напряжений, достигающих величины 380 В. Контур повторного заземления, если он есть, может сгладить опасный потенциал, но не удерет его совсем. А если этого контура нет?

Устройство контура заземления в частном доме

Расчеты можно посмотреть по ссылке .

или (конечно, зависит от почвы, но тоже вариант)

Как забить перфоратором арматуру или прут заземления? или

Согласно п. 1.7.54 ПУЭ для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители. Если при использовании естественных заземлителей сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимое значение, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, выполнение искусственных заземлителей в электроустановках до 1 кВ не обязательно.

Использование естественных заземлителей в качестве элементов заземляющих устройств не должно приводить к их повреждению при протекании по ним токов короткого замыкания или к нарушению работы устройств, с которыми они связаны.

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы (п. 1.7.109 ПУЭ):

1. металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
2. металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
3. обсадные трубы буровых скважин;
4. металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;
5. рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
6. другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
7. металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.

Не допускается использовать в качестве заземлителей:

• трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей;
• трубопроводы канализации и центрального отопления.

Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с 1.7.82.

Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными, и не должны иметь окраски.

Способ монтажа вертикальных заземлителей зависит от следующих факторов:

1. габаритов электродов заземления;
2. характера грунта, его увлажнения и состояния во время монтажа;
3. времени года и климатических условий (талый, мерзлый);
4. количества погружаемых электродов;
5. удаленности объектов друг от друга, а также наличия и возможности использования механизмов и приспособлений, необходимых для монтажа.

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

* Диаметр каждой проволоки.

Прокладка в земле алюминиевых неизолированных проводников не допускается.

Рациональные способы монтажа электродов заземления частного дома:

• для талых, мягких грунтов – вдавливание и ввертывание стержневых электродов, забивка и вдавливание профильных электродов;
• для плотных грунтов – забивка электродов любого сечения;
• для мерзлых грунтов – вибропогружение;
• для скальных и мерзлых грунтов при необходимости глубокого погружения – закладка в пробуренную скважину.

Чем плотнее грунт прилегает к проводнику, тем меньше сопротивление (т.е. минимальное сопротивление растеканию у забитого электрода, а максимальное — у электрода, заложенного в готовую скважину и засыпанного рыхлым грунтом).

Подробнее

Сопротивление электродов увеличивается незначительно при вдавливании в грунт и при погружении вибраторами и превышает сопротивление забитых электродов лишь на 5-10 %.

Через 10-20 дней сопротивление электродов, погруженных вибраторами, вдавленных и забитых, начинает выравниваться. Значительно больше времени требуется для восстановления структуры грунта и уменьшения сопротивления электродов, ввернутых в грунт, особенно при применении расширенного наконечника на электроде, что облегчает погружение, но разрыхляет грунт.

Место для электромонтажа контура заземления желательно располагать вблизи заземляемой электроустановки (силового щита). Потребуется корозионно-стойкий стальной уголок (50 х 50 х 5 мм) или прут и корозионно-стойкая стальная полоса (4 х 40 мм) для соединения собственно электродов заземления и контура заземления и силового щита. Чаще всего выкапывается равносторонний треугольник (3 х 3 х 3 метра), по вершинам которого забиваются 3 электрода заземления (для того, чтобы уголок свободно вбивался в землю, концы его надо заострить с помощью болгарки). К установленным в земле трём заземлителям (уголкам), приваривается по периметру корозионно-стойкая стальная полоса. Далее копается траншея (ширина 0,5 метра и глубина 0,8 метра) к дому. Укладываем в траншею стальную полосу. Один конец полосы привариваем к контуру заземления, а второй подключаем к шине РЕ в ВРУ. Закапываем однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора, траншеи. Все соединения контура заземления выполняются сваркой.

Длина вертикальных электродов определяется проектом, но не должка быть менее 1 м; верхний конец вертикальных заземлителей должен быть заглублен, как правило, на 0,5-0,7 м.

Горизонтальные заземлители используют для связи вертикальных заземлителей или в качестве самостоятельных заземлителей. Глубина прокладки горизонтальных заземлителей — не менее 0,5-0,7 м. Меньшая глубина прокладки допускается в местах их присоединений к оборудованию, при вводе в здания, при пересечении с подземными сооружениями и в зонах многолетнемерзлых и скальных грунтов.

Горизонтальные заземлители из полосовой стали следует укладывать на дно траншеи на ребро.

Траншеи для горизонтальных заземлителей должны быть заполнены сначала однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора, с утрамбовкой на глубину 200 мм, а затем — местным грунтом.

При забивке вертикальных заземлителей можно применять стальные электроды любого профиля – уголковые, квадратные, круглые, однако наименьший расход металла (при одинаковой проводимости) и наибольшая устойчивость к грунтовой коррозии (в случае равного расхода металла) достигаются при использовании стержневых электродов из круглой стали.

При забивке в обычные грунты на глубину до 6 м экономично применять стержневые электроды диаметром 12-14 мм. При глубине до 10 м, а также при забивке коротких электродов в особо плотные грунты, необходимы более прочные электроды диаметром от 16 до 20 мм.

Горизонтальные заземлители могут быть выполнены из круглой, полосовой или любой другой стали. Предпочтение следует отдавать круглой стали, которая при тех же массе и проводимости имеет меньшую поверхность и большую толщину, вследствие чего обладает меньшей коррозийной уязвимостью (рекомендуется применять малоуглеродистую круглую сталь).

Если вблизи объектов имеются водоемы, на дне водоемов укладывают протяженные заземлители, а от них прокладывают соединительные кабельные или воздушные линии к объектам.

Сечения заземляющих проводников в электроустановках напряжением до 1 кВ:

Заземляющий проводник, присоединяющий заземлитель рабочего (функционального) заземления к главной заземляющей шине в электроустановках напряжением до 1 кВ, должен иметь сечение не менее:

• медный — 10 мм2,
• алюминиевый — 16 мм2,
• стальной — 75 мм2.

Подключение проводов от счетчика к УЗО

После этого, все четыре проводника от электросчетчика (три фазы и рабочий ноль) подсоединяются к верхним клеммам ВДТ (выключатель дифференциального тока, он же УЗО). Место для нулевой жилы, обычно обозначено на корпусе как «N».