1.2 Выбор системы заземления нейтрали при питании ответственных потребителей
Электрические сети напряжением до 1 кВ с разными системами заземления значительно отличаются друг от друга по степени бесперебойности электроснабжения потребителей, условиям и способам обеспечения электробезопасности, требованиям к заземляющим устройствам, простоте и удобству проектирования и эксплуатации [6]. В [7,8] приводится сравнительный анализ сетей TN, IT и TT.
Тип системы заземления обозначают двумя буквами. Первая буква указывает на характер заземления источника электропитания:
Т — непосредственная связь нейтрали источника электропитания с землей;
I — нейтраль источника электропитания изолирована или соединена с землей через большое сопротивление.
Вторая буква определяет состояние заземления:
Т — раздельное (местное) заземление источника электропитания и электрооборудования;
N — источник электропитания заземлен, а заземление потребителей производится только через PEN-проводник.
1.2.1 Система заземления tn
В системе TN питающие сети 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-C (рисунок 1.3) — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении;
Система TN-S (рисунок 1.4) — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;
Система TN-C-S (рисунок 1.5) — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания.
Рисунок 1.3 – Система TN-С
1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части
Рисунок 1.4 – Система ТN-S
1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части
Рисунок 1.5 – Система TN-С-S
1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части
Однофазные замыкания сетях с системой заземления TN должны автоматически отключаться с помощью защиты от сверхтоков, для чего ток однофазного КЗ должен быть достаточно большим, а сопротивление петли фаза-нуль — весьма малым. Надежность срабатывания защиты от сверхтоков обеспечивается при проектировании путем расчета, а в период эксплуатации — путем измерения сопротивления петли фаза-нуль. Прямое прикосновение в сетях с системой TN всегда опасно, так как напряжение прикосновения равно фазному напряжению сети, но и косвенное также может быть опасно.
Преимущества сетей с системой TN:
возможен отказ от УЗО;
экономия средств при схеме TN-C благодаря устранению одного полюса выключателей и одного проводника;
не требуется постоянный эксплуатационный надзор.
Однако для сети с системой TN характерны низкая степень бесперебойности электроснабжения вследствие отключения питания при однофазном замыкании на корпус (60 - 85 % всех повреждений в сети) и большой ток однофазного КЗ, часто являющийся причиной пожара. Кроме того, из-за необходимости проверки сопротивления петли фаза-нуль при проектировании и эксплуатации персонал должен иметь достаточно высокую квалификацию.
В настоящее время согласно [9] электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы ТN (следует отметить, что в 1.1.17 [9] словосочетание «как правило» означает, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано).
Cистема TN нашла широкое распространение в Англии, Германии и США. Эта система позволяет иметь только одну защиту сети (защиту от сверхтоков), которая действует при всех видах КЗ, но большой ток однофазного КЗ является ее главным недостатком. Поэтому данную систему не следует рекомендовать, например, для питания потребителей, где существует высокая пожарная опасность.