Какие бывают системы заземления

Заземление — одна из ключевых мер защиты от поражения электрическим током. На сегодняшний день это обязательный элемент системы электроснабжения на любом объекте, предусмотренный п 7.1.13 “Правил устройства электроустановок”. Прежде чем мы углубимся в технические детали, важно рассматривать их как критически важную систему для снижения рисков безопасности и негативных последствий, с которыми ИТ и электрическое оборудование могут столкнуться из-за разницы потенциалов, паразитных токов или ударов молнии.

Концепции функционального соединения и заземления можно разделить на следующие темы:

1. Заземление ЭМС.
2. Специальная конфигурация системы постоянного тока (dc-I и dC-C).
3. Инфраструктура для подключения центров обработки данных и телекоммуникационных объектов.
4. Логическое / опорное заземляющее соединение.
5. Ссылка на сигнал и сети.

Заземление системы молниезащиты

Электродная система состоит из стержней, кольца и радиального заземляющего электрода. Причина такой особой формы и количества электродов заключается в том, чтобы адекватно распределять ток молнии таким образом, чтобы результирующий градиент напряжения излучался достаточно далеко от боковой части здания.

ЭМС-заземление относится ко всем методам подключения, экранирования или заземления, применяемым для ИТ или электронного оборудования и их подключенных цепей с целью уменьшения или устранения вероятности повреждения и воздействия на электрооборудование.

ЭМС можно разделить на следующие категории:

1. Экранирование.
2. Особая конфигурация сетей заземления и выравнивания потенциалов.
3. Заземление с низким сопротивлением передачи.

Примечание! Для целей электромагнитной совместимости можно выделить три почти иерархических определения Земли

1. Эквипотенциальная поверхность или план, используемый в качестве эталона системы.
2. Путь с низким сопротивлением, по которому токи могут возвращаться к своему источнику.
3. Путь с низким сопротивлением передачи для предотвращения преобразования синфазных токов в дифференциальный режим.

Некоторым электронным устройствам для правильной работы требуется опорное напряжение, примерно равное потенциалу Земли.

В несимметричном интерфейсе используется один сигнальный проводник и обратный путь заземления. Само собой разумеется, что любая разность потенциалов между местной "землей" на передатчике и приемнике возникает последовательно с сигналом и, вероятно, приводит к искажению данных. Казалось бы, простое решение добавить еще один сигнальный проводник между двумя точками заземления нецелесообразно, поскольку протекает большой и неопределенный ток, который вызывает помехи и, возможно, повреждение.

Дифференциальный интерфейс использует две сигнальные линии, между которыми данные передаются в виде разности напряжений. В идеале приемник должен быть чувствителен только к дифференциальному напряжению между сигнальными линиями и нечувствителен к синфазному напряжению.

Наиболее важным примером CBN является многократное заземление и контактирование, которое обычно выполняется при установке системы переменного тока в здании. Дополнительные соединения с заземляющими проводниками системы переменного тока и с другими заземленными объектами (например, водопроводными трубами и стеллажами) служат для дополнения и расширения CBN.

Хотя система заземляющих электродов является отдельным устройством, она становится частью CBN (поскольку CBN всегда должен быть заземлен). Например, открытые балки и колонны из конструкционной стали, используемые для системы заземляющих электродов, также связаны с выбранной топологией для CBN. К ним относятся металлические элементы здания, такие как двутавровые балки и бетонная арматура, где они доступны, а также кабельные опоры, желоба, стойки, воздуховоды и линии электропередач переменного тока. Так что ЦБН всегда находится рядом со зданием.

CBN – это система балансировки потенциала, которая обеспечивает балансировку как защитного, так и функционального потенциала.

Что входит в систему заземления

Любая система состоит из нескольких элементов, а в ГОСТ 50571 дано такое определение.

Система заземления электрической сети (заземляющая система электрической сети; система заземления; заземляющая система) – это совокупность заземляющего устройства подстанции, заземляющего устройства открытых проводящих частей потребителя и нейтрального (иногда фазного) проводника в электроустановке напряжением до 1 кВ.

То есть в систему заземления входят:

• заземляющие устройства;
• нейтральный проводник;
• открытые токопроводящие части потребителя.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников, а заземлителем называют проводящую часть или совокупность таких частей, находящихся в электрическом контакте с землёй.

Нейтралью в трехпроводной системе электроснабжения называется средняя точка вторичной обмотки трансформатора/генератора, образованная в результате соединения обмоток звездой.

Открытыми токопроводящими частями называются доступные к прикосновению металлические части оборудования, которые в нормальном режиме работы не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением в результате повреждения основной изоляции. Это может быть корпус водонагревателя, электроплиты, стиральной машины и любого другого оборудования.

Само же слово «заземление» значит преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Виды систем заземления

Специальная маркировка используется для обозначения:

• клемм предназначенных для подключения к внешнему проводнику для защиты от поражения электрическим током,
• соединений различных частей системы, которые имеют одинаковый потенциал,
• идентификации соединения заземления.

Первая буква говорит о наличии соединения источника питания с землей как такового:

• T (от франц. terre ) — заземлено;
• I (от франц. isol — изолированный) — изолировано от земли.

Вторая указывает на способ обеспечения защиты:

• N — открытые токопроводящие части соединяются с глухозаземленной нейтралью трансформатора/генератора;
• T — открытые проводящие части заземлены, независимо от того соединена или изолирована нейтраль источника питания.

Следующие буквы говорят, совмещены ли защитные и рабочие функции в одном проводнике или же возложены на разные:

• S (от англ. Separated — отделен) — защитный и рабочий проводники разделены на протяжении всей линии от источника питания до потребителя.
• C (от англ. combined — совмещены) — функции рабочего и защитного проводника объединены в одном проводнике.

Маркировка проводников:

• L — фазный;
• N (от англ. neutral ) — рабочий нулевой (или нейтральный);
• PE (от англ. protective earth ) — защитный;
• PEN (protective earth and neutral) — совмещенный, который выполняет функции нулевого защитного и рабочего проводников.

Правилами и ГОСТами регламентируется TN-C (terra neutral — combined) — это система с глухозаземленной нейтралью, в которой функции защитного и рабочего проводника совмещены в PEN проводнике на всём её протяжении. К потребителю приходит 2 провода (фаза и ноль) при однофазном подключении и 4 провода при трёхфазном. Использование совмещенного защитного и рабочего проводника предполагает обеспечение защиты от поражения электрическим током посредством зануления корпусов электрооборудования.

Какую систему заземления выбрать

Защита от поражения электрическим током обеспечивается посредством срабатывания автоматического выключателя при протекании токов короткого замыкания. Но это теоретически. Практически же токи короткого замыкания не всегда приводят к срабатыванию автоматических выключателей, это связано с высоким сопротивлением цепи фаза-ноль, что является первой проблемой. Вторая проблема связана с тем, что в случае отгорания нуля на вводе корпуса занулённых электроприборов окажутся под напряжением.

Из-за приведенной выше опасности от этой системы заземления отказались и перешли к TN-C-S.

TN-C-S — это система с глухозаземленной нейтралью, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания. У потребителя же совмещенный проводник разделяется на защитный (PE) и рабочий (N).

При этом на вводе у потребителя выполняется повторное заземление PEN-проводника и он разделяется на PE и N. После точки разделения PE и N проводники никогда и ни в какой части схемы не соединяются между собой. Здесь также защита обеспечивается тем, что должен отключиться автоматический выключатель в результате протекания тока КЗ.

Но в отличие от предыдущей системы, даже при обрыве нуля на вводе, на корпусах электроприборов не будет опасного потенциала, ведь у нас есть повторное заземление нуля на вводе. То есть заземление в этом случае и выполняет те функции для которых оно предназначено — снижение напряжения прикосновения до безопасного значения. И так как у нас уже есть контур заземления — обеспечиваются условия для корректного срабатывания УЗО и дифавтоматов в результате утечки тока через корпус, защитный проводник, заземлитель на землю.

В случае соприкосновения фазного проводника с корпусом электроприбора в системе TN-C-S и TN-S может сработать как автоматический выключатель так и УЗО.

TN-S — аналогична TN-C-S, только рабочий и защитный нулевые проводники разделены по всей длине. Фактически для её реализации необходимо в трансформаторной подстанции к заземляющей шине подключить еще один провод (PE). По безопасности эта система похожа на TN-C-S. Но её проблема в том, что для реализации нужна хоть и простая, но капитальная модернизация всей имеющейся электросети, а именно прокладка пятого провода по всем линиям электропередач, стоякам многоквартирных домов и так далее.

TT — система с глухозаземленной нейтралью, в которой открытые токопроводящие части электрооборудования не имеют электрического контакта с нейтралью трансформатора. Они заземляются при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника. В этом случае ноль на вводе выполняет только функции рабочего нуля, поэтому несправедливо его называть PEN-проводником.

Защитный проводник — здесь как нельзя правильнее назвать именно заземляющим (заземлением), поскольку он не связан с нулем. Защита обеспечивается только путем уменьшения напряжения прикосновения («стекания» фазы на землю). То есть автоматический выключатель как в предыдущих системах может и не сработать. В связи с этим в системе TT обязательна установка устройств дифференциальной защиты (УЗО или дифавтоматов), согласно п. 1.7.59. ПУЭ.

Согласно тому же пункту использование такой системы допустимо лишь в том случае, если не удаётся обеспечить электробезопасность в системах TN, например, при плохом состоянии воздушных линий. Поэтому относительно часто используется в частном секторе, деревенских домах и на дачах.

IT — система с изолированной нейтралью. Здесь заземление электроустановок осуществляется как в ТТ, но нейтраль источника питания не соединяется с землёй. В быту не встречается, поэтому рассматривать её в пределах этой статьи не имеет смысла.

Сегодня домовладельцы при капитальном ремонте дома и электропроводки так или иначе сталкиваются с вопросами заземления и выбора системы. Практически во всех случаях единственным возможным решением будет использовать TN-C-S или TT, поскольку в нашей стране просто нет TN-S как вида – может быть, конечно, где-то её и можно встретить, но зачастую нет.

Крайне важно, чтобы на этих установках всегда соблюдались самые высокие стандарты безопасности. Наша компания имеет штат сертифицированных специалистов по техническому проектированию, которые могут помочь вам в вашем предстоящем проекте заземления. Используя самое современное и инновационное программное обеспечение, мы может минимизировать все риски безопасности и негативные последствия, с которыми могут столкнуться ИТ и электрические устройства.

Если у вас есть какие-либо вопросы по темам, освещенным в техническом блоге этой недели, или вы хотите обсудить свои требования к заземлению для предстоящего проекта, оставьте заявку на сайте. Наша команда немедленно свяжется с вами.