Как выбрать систему заземления для частого дома

TN-C

Системой заземления TN-S сегодня оборудуются все современные жилые и нежилые объекты. К сожалению, такая схема применяется только на объектах, введенных в строй не раньше, чем 15–20 лет назад. Подавляющее большинство жилого фонда, построенного во времена СССР, оборудованы системой TN-C. Это не значит, что все эти объекты построены с нарушениями СНиП. Просто в те времена, стандарты (включая ПУЭ) были иными.

В идеале, необходимо переоснастить все существующие сети до стандарта TN-S. Но это потребует огромных капиталовложений. К тому-же, прокладка дополнительных линий «земли» от питающих подстанций не всегда возможна технически. А значит, в некоторых местах придется менять всю сеть силовых кабелей.

Заземление TN-C не обеспечивает полной безопасности по следующей причине:

«Земля» и рабочий нуль представляют собой одну линию, которая расположена в силовом кабеле от источника питания, до потребителя. Заземлитель (контур заземления, физически соединенный с грунтом), расположен в непосредственной близости от питающей подстанции. Такой способ организации заземления называется глухозаземленной нейтралью. Силовой кабель состоит из четырех жил: три фазы (L1, L2, L3), и рабочий нуль, совмещенный с рабочим заземлением (PEN).

Поскольку рабочий нуль находится под нагрузкой (через него протекает активный электрический ток), он находится в так называемой зоне риска. Нередки случаи, когда от перегрева этот проводник просто отгорал. Что происходит при этом с конечными потребителями, оставим за скобками — напряжение может скакнуть до 600 вольт. Главная опасность в том, что все электроустановки в этом случае теряют защитное заземление. Прикоснувшись к корпусу, на котором может оказаться потенциал фазы, человек гарантированно будет поражен электротоком. Особую опасность при такой аварии, представляет одновременное прикосновение к электроустановке, находящейся под напряжением, и металлическим конструкциям, имеющим физический контакт с грунтом: системы отопления, водопровода, арматура в стенах. Даже влажный цементный пол, соединенный с арматурой в стяжке, может стать причиной трагедии.

В многоквартирных домах, и других объектах, оборудованных системой TN-C, вообще отсутствует защитное заземление в привычном понимании. Все знают, как выглядят розетки советского образца: в них нет контактов заземления. Даже если владельцы производят замену на трех контактные современные розетки, клемма защитного заземления остается невостребованной: ее просто не к чему подключить.

По этой причине, на объектах, оснащенных заземлением TN-C, в помещениях с повышенной влажностью (санузлы, бани, прачечные), запрещено использовать незаземленные электроприборы. Если вы устанавливаете бойлер, или стиральную машину — подводить к ней заземление (или организовывать систему дополнительного уравнивания потенциалов) на основе рабочей нейтрали, запрещено!

Необходимо организовать заземлитель (полноценный контур, имеющий физический контакт с грунтом). Причем параметры такого заземлителя должны соответствовать требованиям Правил устройства электроустановок.

Затем в квартиру заводится заземляющий проводник (сечением не менее 2.5 мм², и не имеющий разъединителей на всей протяженности), который соединяется непосредственно с электроустановкой. Разумеется, необходимо установить щиток или клеммную колодку заземления, завести на нее розетки и корпуса опасных электроприборов.

Общие понятия

Для более чёткого понимания и восприятия материала рассмотрим два типа электрических сетей. Внешняя питающая электросеть — линии электропередач (ЛЭП), по которым электроэнергия поступает к нам в дом.

На фото ниже показан фрагмент городской воздушной линии электропередачи, питающей жилые дома по моей улице. В типовом случае используют четыре изолятора (ролика) закреплённых на опоре. Три верхних изолятора используют для фазных проводников (обозначены L1, L2, L3) и нижний изолятор используют для нулевого рабочего проводника (обозначен буквой N). При однофазном питании в жилой дом электроэнергия поступает по двум проводам (на фото показана отходящая линия (L1 — N), при трёхфазном электроснабжении в жилой дом электроэнергия поступает по 4 проводам, т. е. используются все четыре провода.

Таким образом, городская воздушная линия (ВЛ) представляет собой четырёхпроводную систему (обозначаемую комбинацией букв TN-C), в которой проводник N (в современной терминологии PEN) совмещает в себе функции рабочего и защитного проводника. Данная система (TN-C), несмотря на её существенные недостатки, для внешних питающих сетей разрешена к применению. Но вот использовать её внутри жилых помещений согласно действующим нормативным документам нельзя.

Внутренняя (внутридомовая) электрическая сеть — лектрическая сеть, проложенная внутри дома, посредством которой обеспечиваются электроэнергией потребители в жилом доме и в хозяйственных постройках, а также освещение помещений дома и хозяйственных построек.

Как отмечалось выше, использовать систему TN-C внутри жилых строений запрещено. К использованию разрешена лишь система TN-C-S. Причин достаточно:

• Невозможность системы TN-C обеспечить требуемую электробезопасность для жильцов дома и безопасность самого строения.
• Невозможность использования (по крайней мере, полноценного) современных устройств защитного отключения.
• Невозможность правильного и безопасного подключения современных бытовых приборов (телевизор, стиральная машина, холодильник и т. д.).

Для наглядности рассмотрим подключение к внутридомовой электросети современной бытовой техники, имеющей трёхконтактную вилку (в обиходе называют евровилкой). При однофазном питании жилого дома в дом приходит два провода (фазный и нулевой), как показано на фото выше. Для правильного и безопасного подключения бытовой техники, оборудованной евровилкой, требуется три провода, фазный (L), нулевой рабочий (N) и защитный (PE). Что и показано на фото ниже слева.

Таким образом, в случае подключения бытовой техники к двухпроводной электропроводке оборудование работать будет. Такое подключение современной бытовой техники характерно для старых многоквартирных домов. Но в этом случае возникает реальная угроза поражения электрическим током. Почему? Если посмотреть на схему подключения внутри самого устройства (стиральная машина, холодильник и т. д.), то мы увидим, что третий защитный провод (PE), идущий от вилки, подключён к корпусу оборудования. На фото справа показано подключение защитного проводника внутри сварочного аппарата (обведено белым кругом). Аналогично подключаются и прочее электрооборудование (стиральная машина, холодильник и т. д.). За счет такого подключения корпус электроприбора всегда защищён от появления на нём высокого (фазного) напряжения. Так как в случае повреждения (пробоя) изоляции и появления фазного напряжения на корпусе прибора, сработает защитный автомат (либо по току короткого замыкания, либо по току утечки) и отключит неисправный прибор. Тем самым исключается возможность поражения человека электрическим током при неисправном оборудовании.

К сожалению, на практике ситуация такова:

• Люди мирятся (либо вынуждены мириться) с возможной опасностью поражения электрическим током при использовании в доме устаревшей (двухпроводной) электрической сети.
• Начинают пытаться «решать проблему» народными методами.

Так, например, в сети Интернет высказывается идея объединить (соединить между собой) контакты проводников N и PE в розетке. Тем самым, якобы, корпус электроприборов будет занулён, и будет обеспечена безопасность жильцов. Делать этого категорически нельзя, так как вероятность поражения электрическим током существенно возрастает. Чтобы понять почему, рекомендую посмотреть мою статью «Электромонтажные работы в доме — по британскому стандарту».

Таким образом, для правильного безопасного подключения электрооборудования в доме с возможностью использования современных защитных устройств (УЗО), требуется модернизация (реконструкция) электрической сети в жилом доме.

Виды заземления в зависимости от удаления объекта от защитного контура

По этой характеристике, виды заземляющих устройств подразделяют:

• выносное;
• контурное устройство.

Разберем каждое из них подробнее.

Выносное устройство

При этом типе, расположение заземлителя производится за пределами помещения. Выносное (сосредоточенное) защитное устройство монтируют при невозможности оснащения контура на участке со скальным, каменистым грунтом, либо при наличии за участком наиболее подходящего для заземления качества земли.

Разброс производственного оборудования на значительном расстоянии друг от друга – это еще одна причина установки выносной системы.

К преимуществу этого типа, относят возможность выбора места установки с лучшими свойствами грунтов, с малым уровнем сопротивления. К таким грунтам относят – глинистый или песчаный влажный грунт. Но есть у способа существенный минус. Значение коэффициента касания проводника равно 1, из-за удаленности от производственных объектов.

Такой вид защиты монтируют для обслуживания объектов с малыми токами короткого замыкания (не более кВ). Потенциальное напряжение при касании поврежденного участка цепи не меньше потенциала заземлителей.

Контурное устройство

Заземляющие электроды располагаются равномерно, по границам контура обслуживаемого участка и на нем самом. Поэтому, второе название этого типа – распределенное.

При таком способе установки заземлителей, безопасность использования приборами обеспечивается понижением потенциалов на каждом заземлителе и потенциалы их выравниваются. Такой метод позволяет понижать пиковый ток КЗ. Одиночнорасположенные на территории контура заземлители позволяют решать эту проблему.

Каждый метод заземления, при долгой эксплуатации, может повысить сопротивление контура. Для раннего обнаружения неисправности, необходимо периодически осматривать контур и подтягивать гайки на креплении проводов.

Обустройство повторного заземления

Данный метод позволяет понижать опасное для человека значение тока замыкания и других повреждений проводки и электрических приборов. При этом, – это отдельно расположенная и независимая от основного контура система заземлителей.

Установка предусматривает срабатывание в аварийной ситуации ближайшего автомата защиты. Наиболее часто, повторным способом, обустраивается старое здание с устаревшей двухжильной алюминиевой проводкой. Проводку ведут к каждому потребителю от места сварки концевого контакта на основании контура. На корпус щита провода закреплены с помощью болтов и гаек с гроверами.

Заземляющие системы TT и IT

Схемы заземляющих систем TT и IT

Схема ТТ

Заземление TT применяется в тех исключительных случаях, когда обеспечить надежную защиту с применением системы TN-C-S не представляется возможным или связано со значительными затруднениями. Это в основном касается удаленных от городских центров территорий, обычно относящихся к отдаленным сельским местностям и регионам. В этих условиях все чаще применяются системы заземления TT, в которых предусматривается «глухое» соединение нейтрали трансформатора с землей с последующей передачей 3-х фазного напряжения с использованием четырехпроводной линии.

На стороне, где располагаются нагрузки, как правило, обустраивается уже не повторное, а местное заземление вертикально-штыревого типа. К нему подключаются все медные шины-проводники PE, подсоединяемые с другой стороны к корпусу электрооборудования.

Четырехпроводная система заземления TT

Эта система официально разрешена к применению на территории России совсем не так давно. Несмотря на это она быстро «прижилась» в различных условиях эксплуатации энергосистем и широко используется в сельских районах, удаленных от городских центров на значительные расстояния. В пределах городской черты схема заземления типа TT нередко применяется при обеспечении электричеством различных торговых точек и небольших временных построек, связанных с оказанием бытовых услуг.

При этом подходе к организации систем защитного заземления должны выполняться особые требования. Они касаются вопроса установки в обслуживаемые цепи приборов и устройств защитного отключения (УЗО), а также специальных молниеотводов с функцией защиты от грозы.

Схемы IT

Во всех рассмотренных ранее системах нейтраль наглухо связана с землей, что превращает их в универсальные и надежные средства защиты. Вместе с тем они не лишены серьезных недостатков, описанных при анализе, проведенном в соответствующих разделах. Более высокий уровень безопасности гарантируют системы, в которых используется никак не связанный с землей нейтральный провод.

Системы заземления IT – это классический вариант изолированного от земли включения кабельных линий, не имеющий аналогов по степени гарантируемой им безопасности

Такое включение без нейтрали характерно для схем, обозначаемых как IT. Отсутствие факторов, приводящих к отключению энергоснабжения и потере системой защитных функций, позволяет применять их на следующих объектах:

1. во взрывоопасных зонах;
2. в отделениях медицинских учреждений с установленным в них специальным оборудованием, предназначенным для сохранения жизни пациентов и больных;
3. на профильных предприятиях, занимающихся нефтепереработкой и газодобычей;
4. во всех отраслях энергетики, а также в научных лабораториях, оснащенных особо чувствительным оборудованием;
5. на других, не поддающихся учету объектах, связанных с вопросами обороны, в частности.

Системы заземления IT – это классический вариант изолированного от земли включения кабельных линий, не имеющий аналогов по степени гарантируемой им безопасности. Его основные характеристики – это изолированное состояние нейтрали трансформатора – «I» и наличие на приемной стороне собственного контура заземления («Т»). Напряжение к потребителю поступает в этом случае по ограниченному количеству шин, а все проводящие ток части оборудования надежно подсоединяются к местному заземляющему устройству (ЗУ).

Рассмотренный способ организации защиты только подтверждает правило, гласящее, что надежное заземление является гарантией эксплуатационной безопасности (включая сохранение жизни человека).

https://youtube.com/watch?v=lj-i23-xzoc

В заключительной части обзора отметим, что все рассмотренные системы касаются организации защиты в электроустановках до 1 кВ в зависимости от способа прокладки нулевого провода. Имеющиеся при этом отличия касаются только отдельных деталей обустраиваемых сетей. В общем они предназначаются для следующих важных целей:

• Обеспечение не только надежного во всех отношениях, но и безопасного в повседневной эксплуатации функционирования электрооборудования, подключенного на потребительской стороне.
• Снижение вероятности случайного поражения током работающего на нем персонала и людей, пользующихся этими электроустановками.

Выбор системы заземления для частного дома

Можно почитать форум , а также статью “”

Для современного частного сектора подходят только две системы заземления ТТ и TN-C-S. Практически весь частный сектор запитывается от трансформаторных подстанций с глухозаземлённой нейтралью и четырёхпроводной ЛЭП (три фазы и PEN, объединённый рабочий и защитный ноль или, иначе говоря, объединённый ноль и земля).

Особенности системы заземления TN-C-S

Согласно п. 1.7.61 ПУЭ  при применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Т.е. проводник PEN на вводе в дом повторно заземляется и делится на PE и N. После этого используется 5 или 3 проводная проводка.

Коммутация PEN и PE строго запрещена (ПУЭ 7.1.21. Во всех случаях в цепях РЕ и РЕN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы). Точка разделения должна стоять до коммутационного прибора. Запрещается разрывать PE и PEN проводники.

 Недостаток системы TN-C-S

при обрыве PEN проводника на корпусах заземлённых электроприборов может оказаться опасное напряжение.

Описание системы TN-C-S – Описание системы TN-C-S только на современных ЛЭП выполненных проводом СИПрекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий,обязательно должны быть выполнены повторные заземления на ЛЭП. 

Согласно п. 1.7.135 ПУЭ когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены начиная с какой-либо точки электроустановки, не допускается объединять их за этой точкой по ходу распределения энергии. В месте разделения PEN-проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины для проводников, соединенные между собой. PEN-проводник питающей линии должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного РЕ-проводника.

Для обеспечения высокого уровня безопасности от поражения электрическим током в системе TN-C-S необходимо использовать устройства защитного отключения (УЗО).

Особенности системы заземления ТТ

Описание системы ТТ – Описание системы ТТ защитный проводник PE заземляется независимо от нулевого рабочего проводника N и запрещена какая-либо связь между ними.

Систему TT рекомендуется применять при неудовлетворительном состоянии питающей воздушной линии электропередач (ВЛ) (старые неизолированные провода ВЛ, отсутствие повторного заземления на опорах).

Замечание

 СП 31-106-2002 “ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ОДНОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ” устанавливает, что электроснабжение жилого дома должно осуществляться от сетей напряжением 380/220 В с системой заземления TN-C-S.

Внутренние цепи должны быть выполнены с раздельными нулевым защитным и нулевым рабочим (нейтральным) проводниками.

Правила монтажа системы ТТ:

1. Установка УЗО на вводе с уставкой 100-300 мА (пожарное УЗО).
2. Установка УЗО с уставкой не более 30 мА (желательно 10 мА – на ванную) на все групповые линии (защита по току утечки от прикосновения к токоведущим частям электрооборудования при появлении неисправностей в электропроводке дома).
3. Нулевой рабочий проводник N не должен соединяться с местным контуром заземления и шиной РЕ.
4. Для защиты электрических приборов от атмосферных перенапряжений необходимо устанавливать ограничители перенапряжения (ОПН) или ограничители импульсных перенапряжений (ОПС или УЗИП).
5. Сопротивление контура заземления Rc должно удовлетворять условию ПУЭ (п. 1.7.59):
   • при УЗО с уставкой в 30 мА сопротивление контура заземления (заземлителя) – не более 1666 Ом;
   • при УЗО с уставкой 100 мА сопротивление контура заземления (заземлителя) – не более 500 Ом. 

Для выполнения вышесказанного условия достаточно будет использовать один вертикальный заземлитель в виде уголка или прутка длиной около 2-2,5 метра. Но я рекомендую выполнить контур более тщательно, забив несколько заземлителей (хуже не будет).

Недостатки системы ТТ:

1. При коротком замыкании фазы на землю на корпусах электроприборов будет опасный потенциал (ток короткого замыкания недостаточен, чтобы сработал автомат защиты, поэтому обязательна установка УЗО – ПУЭ 1.7.59).

Указанный недостаток системы можно нейтрализовать установкой реле контроля напряжения и УЗО (2-х каскадная схема с одним “пожарным” или селективным УЗО на весь дом и несколькими УЗО на всех линиях потребителей).

Указанную 2-х каскадную схему с одним УЗО на 100 мА и 3-я УЗО на 30 мА (на каждую из фаз) я оборудовал и у себя. Эта схема себя оправдала, отключив электроэнергию именно с помощью УЗО, когда я  второпях сунул щупы неверно подключенного мультиметра в розетку.

Схемы заземления частного дома TN-C-S и TT

Схемы заземления частного дома TN-C-S

При энергоснабжении дома по схеме TN-C-S роль защитного проводника и нулевого рабочего проводника на участке сети от трансформатора тока до главной заземляющей шины выполняет один провод(PEN). На главной заземляющей шине (ГЗШ) PEN проводник разделяется на нулевой рабочий проводник (N) и защитный проводник(PE).

1-заземление истчника;2-дом.

Важно помнить, что проводник PEN идет от трансформатора трансформаторной подстанции, где он соединен с нейтральным проводом обмоток и соединен с землей без сопротивлений. Эта нейтраль называется глухозаземленной

Таким образом, при заземлении дома по схеме TN-C-S главная заземляющая шина (ГЗШ) дома соединена с заземлением питающего трансформатора

И, с первого взгляда, кажется, что такого соединения достаточно, чтобы заземлить все розетки и электрооборудование дома. Но это не совсем так. Все зависит, где будет расположена главная заземляющая шина (ГЗШ) дома

Таким образом, при заземлении дома по схеме TN-C-S главная заземляющая шина (ГЗШ) дома соединена с заземлением питающего трансформатора. И, с первого взгляда, кажется, что такого соединения достаточно, чтобы заземлить все розетки и электрооборудование дома. Но это не совсем так. Все зависит, где будет расположена главная заземляющая шина (ГЗШ) дома.

Вариант 1. Ввод электропитания в дом осуществляется через вводное устройство (ВУ) на столбе линии электропередач (ЛЭП).

В этом случае главная заземляющая шина (ГЗШ) расположена на столбе и разделение PEN проводника на рабочий нулевой провод (N) и провод заземления(PE) происходит на столбе в щите.

Вариант 2. Ввод электропитания в дом осуществляется через вводное распределительное устройство (ВРУ) находящееся в доме или возле него.

В этом случае разделение PEN проводника на рабочий нулевой провод (N) и провод заземления(PE) происходит непосредственно в доме, а от столба до дома роль защитного проводника и нулевого рабочего проводника объединены. При таком варианте подключения электропитания необходимо сделать повторное заземление дома.

В обоих вариантах, заземление частного дома по системе TN-C-S связана с заземлением источника питания (трансформатора). Такая связь заземления источника питания с системой заземления дома отсутствует в системе заземления по схеме TT.

Схемы заземления частного дома TT

1-заземление источника;2-дом;3-заземление дома.

Схемы заземления частного дома по схеме TT имеет место на существование, но опять с маленькими «но».

Для того чтобы сделать заземление по системе TT ,нужно представить обоснование отказа от системы TN-C-S и выполнить все требования установленные к системе TT.Так в чем же особенность системы TT для заземления частного дома.

Особенности системы заземления по схеме TT

1. Система заземления дома независима от нейтрали источника питания (трансформатора) ;
2. Заземлитель корпусов оборудования в доме не зависит от заземления источника питания (трансформатора);
3. В электропроводке, сделанной по схеме TT обязательно применение устройств защитного отключения (УЗО). Без УЗО в схеме TT система защиты человека от любых утечек тока, при повреждении изоляции, отсутствует полностью. А это, недопустимо.

В виду сложности практического осуществления заземления частного дома по схеме TT, подавляющее большинство частных домов, заземляется по системе TN-C-S.

Повторюсь: Система заземления частного дома по схеме TN-C-S предполагает объединение защитного проводника (PE) и нулевого рабочего проводника на отдельных участках электропроводки до распределения электропитания.

Elesant.ru

Нормативные ссылки:

• ПУЭ, Правила устройства электроустановок,издание 7
• ГОСТ 121.030-81,Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление

• 26 Правил электроснабжения и электропроводки деревянного дома. часть1, правила 1-7
• 26 Правил электроснабжения и электропроводки деревянного дома. часть2, правила 8-13
• 26 Правил электроснабжения и электропроводки деревянного дома. часть3, правила14-26
• Анкерные зажимы и кронштейны
• Арматура для СИП 2
• Ввод кабеля из траншеи в дом
• Вводное устройство. ВУ в частный дом
• ВРУ. Вводно-распределительное устройство дома
• ГЗШ. Главная Заземляющая Шина
• Глубинный заземлитель

Tags: автомат, бра, ваго, вид, выключатель, генератор, дом, , зажим, заземление, заземлить, защитный, изоляция, кабель, как, контур, крон, , магнит, напряжение, нейтраль, подключение, потенциал, правило, принцип, провод, проект, пуск, , работа, розетка, ряд, сеть, система, соединение, сопротивление, средство, срок, схема, тен, тип, ток, трансформатор, треугольник, , установка, щит, электроснабжение