Системы электроснабжения классифицируются Международной электротехнической комиссией (МЭК) в зависимости от способа заземления распределительной сети и примененных мер защиты от поражения электрическим током. Распределительные сети подразделяются на сети с заземленной нейтралью и сети с изолированной нейтралью. Стандарт МЭК-364 подразделяет распределительные сети в зависимости от конфигурации токоведущих проводников, включая нулевой рабочий (нейтральный) проводник, и типов систем заземления. При этом используются следующие обозначения. Первая буква, I или Т, характеризует связь с землей токоведущих проводников (заземление сети). Вторая буква, Т или N, характеризует связь с землей открытых проводящих частей (ОПЧ) и сторонних проводящих частей (СПЧ) (заземление оборудования).
Первая буква (I или Т) Первая буква I означает, что все токоведущие части изолированы от земли, или — что одна точка сети связана с землей через сопротивление или — через разрядник или — воздушный промежуток. Сети с изолированной нейтралью (I) могут быть: (1) весьма малыми сетями, такими как сети безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН или SELV) с электрическим отделением с помощью разделяющих трансформаторов, или (2) средними по размеру — такими, которые используются для питания отдельных цехов, или (3) распределительные сети для питания целых районов города, такие как трехфазные сети напряжением 230 В (система IT). В прошлые годы в Европе обычно использовалась система IT, но затем почти всюду она была заменена на системы с заземленной нейтралью.
Имеется несколько причин для такой замены. Одной из таких причин является защита от перенапряжений. Только в Норвегии система IT все еще широко используется. Система с изолированной нейтралью постепенно заменяется трехфазной системой 230/400 В с заземленной нейтралью. Везде в мире использование системы IT ограничивается специальным применением в тех производствах, где перерыв электроснабжения может быть опасен. Например, для питания взрывоопасных производств.
Первая буква Т указывает на прямую связь, по меньшей мере одной точки сети, с землей (terra). Например, питаемая от вторичной обмотки трансформатора, соединенной в звезду, трехфазная распределительная сеть с нейтральным проводником, напряжением 127/220 В или 220/380 В с нейтралью, соединенной с землей через заземляющее устройство.
Специальные требования, предъявляемые к заземляющим устройствам в зависимости от типа сетей, будут рассмотрены в последующих главах.
Вторая буква (Т или N) Вторая буква означает тип соединения между ОПЧ, защитным заземляющим проводником (заземление оборудования) электроустановки и землей. Вторая буква Т означает прямое соединение между ОПЧ и СПЧ и землей (terra), независимое от системного заземления, которое может содержать или не содержать токоведущие части системы. Вторая буква N означает прямое соединение ОПЧ и СПЧ с заземленной точкой (точками) сети посредством PEN- или РЕ-проводника. Сетевое заземление и меры защиты от поражения электрическим током подлежат, каждое, независимому рассмотрению.
Сетевое (рабочее) и защитное заземление
| Обозначение системы | Сетевое заземление | Защитное заземление проводящих частей |
IT | Непосредственное соединение с землей отсутствует. Допускается соединение с землей через сопротивление, воздушный промежуток, разрядник и т. д. | Непосредственное соединение с землей, независимое от сетевого заземления |
ТТ | Соединение с землей в одной или нескольких точках распределительной сети за пределами сети потребителя | Непосредственное соединение с землей, независимое от сетевого заземления |
ТА | Соединение с землей в одной или нескольких точках распределительной сети и в одной или более точках в сети потребителя | Соединение с «сетевой землей» с помощью РЕ- или PEN-проводника |
TI | Соединение с землей в одной или нескольких точках распределительной сети | Отсутствуют соединения с землей и с сетевым заземлением |
Токоведущие части сети соединяются с землей для ограничения напряжения, которое может появиться на них в результате прямого удара молнии (п.у.м.) или вторичных проявлений молнии (индуцированные волны перенапряжений), или в результате непреднамеренного контакта с линиями более высокого напряжения, или в результате пробоя изоляции токоведущих частей распределительной сети.
Причины, по которым не соединяют токоведущие части распределительной сети с землей, суть следующие: во избежание перерыва питания потребителя при единственном повреждении (пробой изоляции на землю токоведущих мастей распределительной сети); во избежание искрообразования во взрыво- и пожароопасных зонах при единственном повреждении изоляции токоведущих частей сети. Заземление электрооборудования, а точнее — заземление открытых проводящих частей (ОПЧ), является одной из многочисленных мер, которые могут быть использованы для защиты от поражения электрическим током. Заземление ОПЧ предполагает создание эквипотенциальной среды, что снижает вероятность появления напряжения на теле человека. В системе TN заземление ОПЧ обеспечивает создание для тока замыкания цепи с низким сопротивлением. Это облегчает работу устройств защиты от сверхтока.
Обозначения TN, ТТ и IT относятся только к конфигурации распределительных сетей. Эти обозначения имеют ограниченное отношение к различным методам, которые могут быть использованы для обеспечения защиты от поражения электрическим током, включая заземление ОПЧ. Хотя каждая система обеспечивается посредством соединения ОПЧ с землей, эффективный метод, используемый в установке для защиты от поражения электрическим током, может включать другие меры защиты, например, двойную изоляцию.
Конфигурация распределительной сети и меры, используемые для защиты от поражения электрическим током, являются, каждое, предметом самостоятельного рассмотрения.
На рис. 1. — 5. даны системы трехфазных сетей. Принятые на рисунках обозначения имеют следующий смысл:
Т — непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле,
I — все токоведущие части изолированы от земли, или одна точка заземлена через сопротивление.
Вторая буква — характер заземления открытых проводящих частей (ОПЧ) электроустановки:
Т — непосредственная связь ОПЧ с землей, независимо от характера связи источника литания с землей,
N — непосредственная связь ОПЧ с точкой заземления источника питания (в системах переменного тока обычно заземляется нейтралью).
Последующие буквы (если таковые имеются) — устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводника.
S — функция нулевого защитного и нулевого рабочего проводника обеспечивается раздельными проводниками.
С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (PEN-проводник).
Система TN
Питающие сети системы TN имеют непосредственно присоединенную к земле точку. Открытые проводящие части электроустановки присоединяются к этой точке посредством нулевых защитных проводников.
В зависимости от устройства нулевого рабочего и нулевого защитного проводников различают следующие три типа системы TN:
Система TN-S — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе.
Рис. 1. Система TN-S (нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно) 1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части
Объяснение обозначений согласно публикации МЭК 617-11 (1983) | |
| нулевой рабочий проводник (N) |
Система TN-C-S — функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети.
Рис. 2. Система TN-C-S (в части сети нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены) 1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части
Система TN-C — функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей сети.
Рис. 3. Система TN-C (нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены по всей сети) 1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части
Система ТТ
Питающая сеть системы ТТ имеет точку, непосредственно связанную с землей, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к заземлителю, электрически независимому от заземлителя нейтрали источника питания.
Рис. 4. Система ТТ
1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части; 3 — заземление корпусов оборудования
Система IT
Питающая сеть системы IT не имеет непосредственной связи токоведущих частей с землей, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.
Рис. 5. Система IT
1 — сопротивление; 2 — заземление источника питания; 3 — открытые проводящие части; 4 — заземление корпусов оборудования