Система заземления IT. Возможности реализации в жилых домах
Международная классификация и кодирование систем электроснабжения
При описании систем электроснабжения в данной статье будем руководствоваться материалами и стандартами международной электротехнической комиссии (МЭК) и российскими «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).
Если исходить из вышеперечисленных нормативных документов, описания систем электроснабжения в проектировании варьируются в зависимости от способов заземления, используемых в распределительных сетях. Специалистами употребляются различные виды методик в сфере защиты от негативных факторов поражения электрическим током. В практической деятельности инженеры-электрики сталкиваются с функциональным и защитным заземлениями.
Функциональное заземление служит для обеспечения нормальной работы электрических приборов. А вот с целью обеспечения безопасности электрических сетей и электроустановок на объектах применяют защитное заземление.
Разновидности систем заземления
Рассмотрим базовые понятия и расскажем Вам, что же означают буквенные обозначения, используемые специалистами электриками.
Часто в документации по электроснабжению, употребляется понятие «нулевой рабочий проводник» или по-другому он еще обозначается, как «N-проводник». Он используется для питания приемников электроэнергии, служит соединяющей частью для вывода с нейтралью электрооборудования, глухо заземленной. В разных случаях, он применяется, как в источниках однофазного/трёхфазного переменного тока, так и в сетях постоянного тока.
А вот в случае, когда вышеописанные два проводника совмещают свои функции в одном проводнике, то вводится понятие — PEN-проводник.
Исходя из правил МЭК, а также пользуясь принятой там системой кодирования согласно (ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики»), расскажем Вам о специальных буквенных обозначениях, которые приняты в этой области знаний.
В этой терминологии первой латинской буквой обозначают, какое бывает состояние у нейтрали источника питания в отношении «земли».
Если есть нейтраль, которая заземлена, то пишем T (Terra, в переводе с латинского «земля»). Если речь идет об изолированной нейтрали, то используем I (англ., Isolate). При обозначении видов заземления ОПЧ пользуются буквой под номером два. Латинскую T применяют в случае автономного от связи источника питания с землей, заземления ОПЧ. А вот знаком N маркируют, если ОПЧ непосредственно контактируют с точкой заземления источника питания. Еще несколько латинских букв используют в качестве описания разных состояний PE-проводника и N-проводника.
При применении в схеме раздельных проводников, N и PE, используют S (от англ. термина Separated, в переводе означает «разделение»).
А вот если применяется PEN-проводник, в котором соединяются функции как нулевого защитного, так и нулевого рабочего проводников, то обозначают буквой C (от англ. слова Combined – комбинирован).
Теперь, зная основные буквенные обозначения, можно без труда расшифровать аббревиатуры, которыми помечают различные виды систем заземления.
Рассмотрим вид №1, TN-систему.
В таком схемном решении имеем нейтраль источника питания в положении «глухо заземлена». ОПЧ электрического оборудования присоединены к ней с помощью PE-проводников. Такое схемное решение заключает в себе ещё 3 подвида:
- TN-C — в случае совмещения N/PE-проводников в одном. А вот если разделить конкретно в применении для всей системы функции N- и PE-проводников, то такую схему маркируют, как TN-S. Если же совместить функционал N/PE-проводников только для какой-нибудь из частей системы, то мы получим обозначение TN-C-S.
- Второй вид – это TT. Это решение предусматривает существование нейтрали источника питания, которая «заземлена глухо». ОПЧ, как правило, заземляют от отдельного заземлителя. Он расположен совершенно автономно от заземления нейтрали источника питания.
- И наконец, перейдем к третьему виду — IT. Это решение предусматривает изоляцию токоведущих частей системы питания от земли. В некоторых случаях допустимо заземление с помощью приборов с большим сопротивлением.
Заземление ОПЧ осуществляется отдельно. Иногда, такой вариант в технической литературе называют «системами c изолированной нейтралью».
Детали и особенности применения распределительных сетей, защитных заземлений
Определившись с классификацией распределительных сетей, кратко определимся с их практическим назначением. И начнём наше рассмотрение c типа TN. Конкретно возьмем для примера — TN-C. Является одной из наиболее старых и проверенных систем. Она досталась нам ещё от Ленинского плана ГОЭЛРО. Достоинства её в экономичности и простоте. Недостаток – отсутствие РЕ-проводника, а значит повышенная опасность в условиях быта в части уравнивания потенциалов и отсутствия в жилых зданиях защитного заземления (возможно лишь «зануление»). Уходящая технологическая система. Не рекомендуется для электроснабжения вновь возводимых объектов.
В качестве переходной подсистемы предлагается TN-C-S. В технической реализации она достаточно проста. Переход просто осуществляется c подсистемы TN-C.
Но в случае серьезного повреждения проводника типа PEN, потребители электроэнергии могут оказаться в опасности.
И наконец, подробнее остановимся на технологии ТТ. Из-за угроз от поражения электрическим током такая технология в СССР была запрещена.
Однако, в современной действительности, в Российской Федерации достигнут большой прогресс в применении средств АЗС и УЗО. И эта технология «получила вторую жизнь», как средство подачи электроэнергии на буровых, в строительные бытовки и на другие передвижные и временные объекты.
К заземляющему устройству такой системы предъявляются повышенные требования, которые отражаются в проекте и прописываются в технических условиях.
А теперь мы подходим к основной цели нашего повествования – системам IT, на которых сконцентрируем основное наше внимание.
Распределительные сети IТ: историческая ретроспектива, принципы построения, показатели назначения, области возможных применений
В исторически обозримом прошлом (начало и середина XX века) распределительные IT системы имели доминирующее положение в странах Западной Европы.
Однако по ряду причин экономического и технического характера от них отказались и перешли на TN-технологии. Если задуматься, почему это было сделано, то приходит на ум такой пример, как слабая устойчивость сетей IT к импульсным перенапряжениям коммутационного и грозового характера и более высокая стоимость таких решений перед пришедшими на смену TN-технологиями. Исключением является Королевство Норвегия, где распределительные IT-сети успешно эксплуатируются и развиваются. На это существуют свои причины, среди которых следует отметить географическое расположение (северные территории с малым количеством гроз, северные сияния не идут в счёт т.к. они происходят в верхних слоях атмосферы), повсеместный скальный грунт (трудности с построением высокоэффективной системы заземления), невысокая нагрузка на энергетическую систему страны ввиду отсутствия в массовом характере энергозатратных производств, а вследствие небольшой территории и предыдущего фактора, больших перетоков мощностей (коммутационных перенапряжений) в распределительных сетях.
Положив в основу особенности архитектуры построения данных систем заземления и их свойства в части электробезопасности, определим основные показатели назначения технологии заземления распределительных IT-сетей:
- это безопасность для людей и животных, а также применимость как в обычных бытовых, так и в необычных (экстремальных) условиях;
- повышенная защищенность от пожаров, взрывов;
- облегченная возможность монтирования этих систем в виде наложения распределительной сети на уже имеющиеся технологии электроснабжения;
- эффективность масштабирования сети;
- простое управление емкостью сети;
- система обнаружения повреждений;
- устойчивости сети к неоднократным межфазным замыканиям;
- системы настроек защиты (АЗС, УЗИП, УЗО).
Исходя из показателей назначения, вытекает сфера возможных применений. Это, прежде всего, медицинские стационары (операционные, реанимация и пр.
), где требуется обеспечение высокой живучести и электробезопасности систем жизнеобеспечения. Научные лаборатории, где используется чувствительное электронное и компьютерное оборудование. Взрывоопасные производства (предприятия нефтехимии, деревообработки, газовое хозяйство, угольные шахты и пр.). Помещения с повышенной влажностью (банно-прачечные комбинаты, бассейны, животноводческие фермы и др.). ГЭС и высоковольтные подстанции, где велика вероятность образования аварийного шагового напряжения высокого потенциала. В этом случае по технологии IT-заземления организуется наложенная обслуживающая технологическая система энергоснабжения.
Ну и конечно, часто задаваемый вопрос относительно возможности использования IT-заземления в квартире, индивидуальном строении (коттедж, дачный дом и пр.), т.е. в бытовых жилищных условиях. Отвечаем сразу – это возможно. И с технической стороны, здесь ключевую роль играет разделительный трансформатор, иногда называемый трансформатором безопасности. В данном устройстве первичная обмотка глухозаземлена и отделена от незаземлённой вторичной заземлённым металлическим экраном и усиленной изоляцией, при этом коэффициент трансформации равен 1, а К.
П.Д. достигает 0,98. Все элементы организации IT-заземления в жилищном фонде имеются в продаже (трансформаторы безопасности, модульные системы заземления, заземляющие проводники и пр.) и разрешены к применению. Причём трансформаторы безопасности выпускаются в нескольких исполнениях (контейнерного и боксового типов), что позволяет устанавливать их как внутри, так и снаружи помещений. Кроме того трансформаторные системы разделительного типа снабжены развитой системой дистанционного контроля и диагностики состояния изоляции и заземления.
На этапе проектирования или модернизации объекта необходимо согласование проектно-сметной документации строительного проекта или модернизации системы электрообеспечения действующего жилья с органами энергонадзора. Для индивидуального строительства здесь особых проблем нет. Есть некоторые трудности с квартирным фондом старой застройки, как в части выбора места установки дополнительного оборудования, так и отсутствия заземления (технология TN-C).
Все изменения и модернизации в системе энергоснабжения должны быть отражены в техническом паспорте жилища!
Смотрите также:
- Заземление.
Что это такое и как его сделать - Молниезащита в частном доме: правила, расчеты, пример
- Что такое грозоизолятор и как он работает?
- Полезные материалы для проектировщиков: статьи, рекомендации, примеры
- Таблица удельного сопротивления грунта
Смотрите также:
Система заземления IT: схема, область применения, описание
- Статья
- Видео
Главной особенностью, которой обладает система заземления IT, является изолированная, либо имеющая заземление через большое сопротивление, нейтраль источника питания (трансформатора) согласно ПУЭ п.1.7.3 (см. Главу 1.7). Все открытые части электроустановки, изготовленные из токопроводящих материалов, заземляются. Заземление токопроводящих частей электроустановки должно выполняться в соответствии с требованиями ПУЭ. Значение тока утечки при однофазном замыкании на землю в такой системе невелико и не оказывает заметного влияния на работу электрооборудования.
- Немного истории
- Область применения
- Преимущества и недостатки
Немного истории
Система электроснабжения, имеющая изолированную нейтраль, имела очень широкое применение в раннем СССР. Жилой фонд тех лет состоял преимущественно из деревянных неблагоустроенных домов барачного типа. Качественное заземление электрического щита в таком доме выполнить было не просто. Бытовая электрическая сеть имела напряжение 127/220 В и изолированную нейтраль. В этих условиях случайное прикосновение к оголенному проводу могло иметь минимальные последствия, даже если при этом держаться за водопроводную трубу.
Схема заземления IT выглядит следующим образом:
Массовый переход на электроснабжение с нейтралью, имеющей заземление, произошел в период крупномасштабного строительства железобетонных жилых домов (так называемых «хрущевок»), несмотря на некоторые достоинства, которыми обладает система IT.
В таких домах нашли применение токопроводящие несущие конструкции, а также заземленный водопровод и система отопления. Эти обстоятельства обеспечивают очень высокую вероятность непреднамеренного соединения этих элементов с одним из проводов электропитания. Такой режим в системе IT не отслеживается токовыми защитами и может продолжаться длительно. При этом резко возрастает опасность поражения током при прикосновении ко второму проводу электропитания. Таким образом, схема, в которой используется IT заземление, в зависимости от того, где применяется, имеет как плюсы, так и минусы.
Область применения
Несмотря на некоторые негативные особенности, которые несет с собой применение этой системы, существуют некоторые области, где используется все же заземление IT, как оптимальное решение задач безопасности. В настоящее время система заземления IT применяется при электроснабжении сооружений, требующих повышенной безопасности и надежности. Например, это относится к шахтным электроустановкам.
В условиях подземных разработок очень часто происходит скопление взрывоопасных рудничных газов, и система с изолированной нейтралью, принцип работы которой обеспечивает отсутствие искр при однофазном замыкании, в этом случае наименее опасна. Следует добавить, что шахтная электропроводка оснащается специализированной высокочувствительной защитой, схема которой реагирует на ток утечки.
Кроме этого, изолированную нейтраль имеют переносные портативные генераторные установки, которые при работе в полевых условиях не имеют надежное заземление. По этой причине, в сетях аварийного электроснабжения, питающихся от автономных генераторов, также может использоваться система заземления IT. Эта схема может иметь место на предприятиях высокой категории надежности электроснабжения, использующих аварийные системы питания, например, в медицинских учреждениях. Также заземление IT может встретиться в частном доме, оборудованном генератором резервного электропитания. К сожалению, в домашних условиях трудно применима высокочувствительная система, определяющая незначительные токи утечки, наподобие шахтной защиты.
Электроустановки, в которых используется система с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, обычно имеют применение в тех случаях, когда нежелательно отключение электропитания при возникновении первого замыкания на землю. В таких сетях аварийные значения токов возникают только при замыкании на землю второй фазы, то есть при междуфазном коротком замыкании. По этой причине, для фиксации режима однофазного замыкания на землю, должна быть установлена система сигнализации, реагирующая на небольшое значение тока утечки. Это необходимо для предупреждения обслуживающего персонала о возникновении ненормального режима работы, требующего устранения.
Преимущества и недостатки
Если кратко резюмировать особенности применения заземления IT, можно выделить следующие его преимущества:
- отсутствие разности потенциалов между токоведущими частями электроустановки и местным заземлением, обеспечивающее безопасность прикосновения к ним;
- возможность продолжения работы электроустановки при однофазном замыкании на землю, обусловленная малыми значениями тока утечки.
Недостатки, которыми обладает система заземления IT, обусловлены теми же свойствами, а именно:
- Обычные токовые защиты не срабатывают при замыканиях на землю. Система контроля токов утечки, как правило, достаточно сложна и ее схема часто не обладает селективностью. К тому же, она работает на сигнал и требует вмешательства обслуживающего персонала.
- При работе в режиме однофазного замыкания на землю повышается опасность поражения током при прикосновении к другой фазе.
Напоследок рекомендуем просмотреть видео на котором подробно рассматривается схема заземления IT и альтернативные варианты электроснабжения:
Вот мы и предоставили описание системы заземления IT. Теперь вы знаете, какая у нее область применения и принцип работы!
Будет полезно прочитать:
- Как сделать громоотвод в частном доме
- Причины возникновения короткого замыкания
- Что такое естественный заземлитель