Системы заземления в частном доме и квартире — схемы, типы, виды

Системы заземления сооружают для безопасности при высоком напряжении, которое возникает при повреждении изоляции электроустановок. Простыми словами, системы заземления оберегают человека от опасного для жизни удара током при касании оборудования, находящегося под напряжением.

Содержание

Суть системы заземления и ее составляющие

Систему составляют:

Контур из металла – углубленные в почву электроды (4-6 штук), соединенные с помощью полос из металла. Уровень глубины размещения контура – ниже уровня промерзания почвы. Обычно от 2,5 до 3 метров. Такая глубина даже в холодные зимы позволяет контуру иметь доступ к влаге, являющейся проводником тока.
Заземляющая шина (медная) – крепится к «контактной зоне» (болт с резьбой), расположенной вверху одного из электродов, и тянется к распределительному электрощиту.
Разводка проводников – медные или стальные провода, расходящиеся до электророзеток пользователей.

Суть заземления – в случае неисправности подключенного в электрическую сеть прибора, ток, создающий опасное напряжение, через провода уходит в контур и затем распределяется по влажной почве.

Заземление бывает:

Функциональное (рабочее) – обеспечивает работу электрических приборов, установок, оборудования.
Защитное – обеспечивает безопасность человека при работе с электрооборудованием.

Кроме заземляющих устройств (ЗУ), существует зануление (заземление на ноль). Принцип действия – при неисправности получается короткое замыкание в проводниках от оборудования до источника питания (заземленной точки трансформатора), и срабатывает предохранитель-автомат.

Нейтраль (N) – общая токопроводящая часть многофазного источника энергии. Например, соединенные в звезду обмотки трехфазного источника. У однофазного источника нейтралью будет средняя токопроводящая часть. Например, средний вывод обмотки однофазного источника.

Основная задача нейтрали – выровнять фазные напряжения.

Нейтраль может быть:

глухозаземленная;
эффективно-заземленная;
изолированная.

Заземление бывает искусственным и естественным. Естественное заземление – любые предметы из металла, обладающие электропроводностью и помещенные в земле (трубы, сваи). Поскольку распространение в почве тока, идущего через них, не поддается контролю, применять естественное заземление запрещено.

Качество искусственного заземления определяется сопротивлением. На показатель сопротивления влияет вид грунта, материалы ЗУ, а также величина площади контактирования с почвой элементов контура (электродов, труб и других).

Типы систем заземления

Сокращения, применяемые для обозначения систем заземления и их элементов (обозначаются латинскими буквами):

Т – заземленная нейтраль, заземление источника питания автономно от заземления оборудования.
N – нейтраль, нулевой функциональный (рабочий) проводник. Заземление оборудования контактирует с заземлением источника энергии.
PEN – функции провода N провода РЕ объединены.
PE – нулевой защитный провод.
I – нулевой рабочий провод изолирован.
C – объединение (комбинирование) функций проводников N и PE.
S – N-проводник и PE-проводник используются раздельно на всей протяженности системы.

Выделяют три типа систем заземления:

TN – с глухозаземленной нейтралью источника;
TT;
IT – с изолированной нейтралью.

С глухозаземленной нейтралью

Обозначается TN. В ней нейтраль источника находится в состоянии «глухо заземлена», а открытые токоведущие части (ОПЧ) установок соединены с нею PE-проводниками.

Применяется в трех вариантах:

TN-C;
TN-S;
TN-C-S.

С изолированной нейтралью

Называется IT. При такой системе изолируется от почвы нейтраль источника энергии, контур со стороны потребления тоже заземлен.

Виды систем заземления

Общепринято деление на пять видов систем заземления.

TN-C

Хорошо проверенная и давно используемая система. Проводники N и PE скомбинированы в один во всей системе. Недостаток – отсутствует РЕ-проводник.

Функции защиты системы полностью теряются при повреждении проводника типа N. При этом на ОПЧ возникает высокое напряжение. Во избежание этого в системе применяют дополнительно зануление, соединяя открытые детали корпуса с нулевым проводником.

Если провод от фазы соприкасается с корпусом, происходит короткое замыкание.

Срабатывает предохранитель, подача энергии прекращается. Такой системой оснащен старый жилищный фонд. Применяется в системах освещения улиц.

TN-C-S

Переходная подсистема от системы заземления TN-C. Функции проводов типа PE и типа N совмещены только на определенном участке системы, обычно от источника энергии. Система введена как более дешевый аналог безопасной, но дорогой системы TN-S.

Недостаток – при повреждении проводника типа PEN, на проводнике типа РЕ и на связанных с ним открытых деталях корпуса, возникает высокое напряжение. Во избежание этого необходимо обеспечить PEN проводник специальной защитой. Система TN-C-S часто применяется.

TN-S

Функции N-проводников и PЕ-проводников разделяются по всей системе. То есть эти проводники полностью изолированы. Нет необходимости создавать контур.

У системы хорошая безопасность. Недостаток – высокая стоимость.

TT

Нейтраль источника – в состоянии «глухо заземлена», потребительские установки заземлены абсолютно автономно от заземления нейтрали источника энергии. Система сравнительно недавно вновь стала разрешена к применению на территории России (в СССР была запрещена из-за высокой вероятности удара током).

Довольно быстро распространяется в провинциальных местностях. В городах используется для передвижной торговли.

С такой системой нормами требуется одновременно устанавливать приборы аварийного отключения.

IT

Нейтраль источника заземляется через устройства с высоким импедансом (большим сопротивлением) или полностью изолируется от почвы. При этом ОПЧ потребителя надежно заземлены. Это позволяет при авариях (замыкание на почву) не отключаться оборудованию от источника питания, и исключает дуговой разряд и «шаговое напряжение», имеющее высокий потенциал.

Самая оптимальная и безопасная система. Применяется в медицинских стационарах, реанимациях, энергетике, научных лабораториях, в помещениях с высоким уровнем влажности и многих других объектах, к которым предъявляются самые высокие требования к безопасности и бесперебойности работы.

Схемы систем заземления

Схема заземления сети должна соответствовать схеме заземления источника энергии.

Схема система заземления TN: источник соединяется с почвой с помощью заземленных электродов. ОПЧ соединены с нейтралью, тоже соединенной с почвой.

Система TN-S: электроэнергия доставляется с помощью пяти проводников в трехфазной сети и через три проводника – в однофазной. От источника идет 5 проводников, три из них силовая фаза, а два – нейтральные, соединенные с точкой «нуля».

Система ТТ создается по схеме 4-х проводников: три фазы, дающие напряжение, размещены под углом 120 градусов между собой. Общий «ноль» является и функциональным, и защитным проводником.

У токопроводящей части почвы нулевой электрический потенциал. Когда на соединенном с почвой проводнике возникает повышенный потенциал (при аварии), он будет стремиться уравняться с потенциалом почвы (к нулю). Используемые человеком электроприборы и оборудование безопасны для его жизни и здоровья во время работы в штатном режиме. При аварийных ситуациях ток начинает проходить по корпусу или ОПЧ, создавая опасное высокое напряжение. При прикосновении к ним, человек подвергается смертельной опасности. Заземление призвано служить защите человека от электрического удара.