2.1.4. Тип заземления системы tn-s

При типе заземления системы TN-S (рис. 2.6) заземлена одна из токоведущих частей источника питания, обычно, ней­траль трансформатора. Открытые проводящие части электроуста­новки здания имеют электрическую связь с заземлённой токове-дущей частью источника питания. Для обеспечения этой связи во всей системе распределения электроэнергии - и в низковольтной распределительной электрической сети, и в электроустановке здания - используют защитные проводники.

174

175

При применении типа заземления системы TN-S в электро­установках зданий можно обеспечить более высокий уровень электробезопасности, чем при использовании системы TN-C. Прежде всего, больший уровень электробезопасности достигается вследствие использования отдельного защитного проводника, по которому в нормальном режиме электроустановки здания проте­кает электрический ток, величина которого приблизительно равна суммарному току утечки электрооборудования класса I, рабо­тающего в данный момент. Ток утечки на несколько порядков меньшие тока нагрузки, который обычно протекает по PEN-про-воднику. Поэтому вероятность потери непрерывности электриче­ской цепи у защитного проводника существенно меньше, чем у PEN-проводника.

В настоящее время систему TN-S практически не использу­ют на территории России. В будущем она также будет иметь ог­раниченное распространение в нашей стране из-за более дорогих распределительных электрических сетей. Для реализации типа за­земления системы TN-S в низковольтной распределительной электрической сети следует использовать воздушные и кабельные линии электропередачи, имеющие на один проводник больше, чем это необходимо при реализации систем TN-C, TN-C-S и ТТ¹.

Однако требования некоторых действующих нормативных документов рекомендуют использование системы TN-S. Напри­мер, в ГОСТ Р 50669 указанный тип заземления системы установ­лен в качестве дополнительного для системы распределения элек­троэнергии, состоящей из низковольтной распределительной электрической сети и электроустановки мобильного здания из ме­талла или с металлическим каркасом.

В электроустановках зданий, которые содержат большое количество технологического оборудования обработки информа­ции, требованиями ГОСТ Р 50571.20 и ГОСТ Р 50571.21 рекомен­довано применение типа заземления системы TN-S. Та часть элек-

Если в здание встроена трансформаторная подстанция, то система распределения электроэнергии не будет иметь линии электропередачи. Поэтому указанную систему целесообразно выполнить с типом заземле­ния системы TN-S. Электроустановку индивидуального жилого дома, которую подключают к собственной трансформаторной подстанции, также легко можно выполнить с типом заземления системы TN-S.

176

троустановки здания, которая имеет собственный источник пита­ния, используемый, в основном, для обеспечения электроэнергией информационного оборудования, должна соответствовать типу заземления системы TN-S.

2.1.5. Тип заземления системы tn-c-s

В системе TN-C-S (рис. 2.7 и 2.8) источник питания имеет заземлённую токоведущую часть¹. Открытые проводящие части электроустановки здания имеют электрическую связь с заземлён­ной токоведущей частью источника питания. Для обеспечения этой связи и в низковольтной распределительной электрической сети, и на головном (по току электроэнергии) участке электроус­тановки здания применяют совмещённые защитные заземляющие и нейтральные проводники. В электрических цепях остальной части электроустановки здания используют только защитные про­водники.

При типе заземления системы TN-C-S, в отличие от сис­темы TN-C, функции защитного и нейтрального проводников объ­единены в одном PEN-проводнике не во всей электроустановке здания, а только в её головной части (по току электроэнергии) или только в линии электропередачи.

В какой-то точке электроустановки здания PEN-проводник должен быть разделён на два проводника - защитный проводник и нейтральный проводник. Это разделение может быть произве­дено, например, на вводе в электроустановку здания - на вводном зажиме или на защитной шине вводно-распределительного или вводного устройства (см. рис. 2.7). PEN-проводник может быть разделён также в другой точке электроустановки здания, напри­мер - на вводном зажиме или на защитной шине (или на PEN-шине) какого-нибудь низковольтного распределительного уст­ройства. Последнее должно быть соединено с ВРУ (ВУ) электро­проводкой распределительной электрической цепи, которая в со­ставе своих проводников имеет PEN-проводник (см. рис. 2.8).

¹ При типе заземления системы TN-C-S PEN-проводник ВЛ, как пра­вило, заземляют в нескольких точках.

177

Рис. 2.7. Тип заземления системы TN-C-S. PEN-проводник разделяют на вводе в электроустановку здания:

1 - заземляющее устройство источника питания; 2 - заземляющее устройство электроустановки здания; ¹ 3 - открытая проводящая часть; 4 - защитный контакт штепсельной розетки

Рис. 2.8. Тип заземления системы TN-C-S. PEN-проводник разделяют для части электроустановки здания:

1 - заземляющее устройство источника питания; 2 - заземляющее устройство электроустановки здания; 3 - открытая проводящая часть; 4 - защитный контакт штепсельной розетки

В первом случае во всей электроустановке здания применя­ют два самостоятельных проводника - защитный и нейтральный. Во втором случае в головной (по току электроэнергии) части электроустановки здания используют PEN-проводник, а после точки его разделения - защитный проводник и нейтральный про­водник. Открытые проводящие части электрооборудования класса I присоединяют соответственно к защитным проводникам во всей электроустановке здания (см. рис. 2.7) или в головной части электроустановки здания их присоединяют к PEN-провод-нику, а в остальной её части - к защитному проводнику (см. рис. 2.8).

Низковольтная распределительная электрическая сеть в системе TN-C-S имеет такое же построение своих проводников, как при типе заземления системы TN-C. Хотя теоретически и возможно разделение PEN-проводника на защитный и нейтраль­ный проводники в любой точке распределительной электриче­ской сети (см. рис. 1.9 на с. 50 книги). Практически целесооб­разно и более надёжно производить разделение PEN-проводника в электроустановке здания, например - на вводных зажимах ВРУ (ВУ) или на его защитной шине.

Тип заземления системы TN-C-S получил широкое распро­странение в электроустановках жилых зданий, что обусловлено рядом причин.

Во-первых, для реализации этой системы возможно исполь­зование существующих низковольтных распределительных элек­трических сетей без их существенной реконструкции.

Во-вторых, эта система как бы является логическим разви­тием системы TN-C. Электроустановки зданий, соответствующие типу заземления системы TN-C-S, можно рассматривать как один из вариантов «модернизации» низковольтных электроустановок, получивших повсеместное распространение на территории страны. Проектировщикам, электромонтажникам и персоналу, обслуживающему электроустановки зданий, сравнительно легко понять логическую трансформацию системы TN-C в систему TN-C-S, а также основные требования, которыми следует руково­дствоваться при выполнении защитных проводников в электроус­тановках зданий, имеющих этот тип заземления системы.

180

В-третьих, в электроустановках зданий, соответствующих типу заземления системы TN-C-S, достаточно легко выявить ошибки, допущенные при соединении защитных и нейтральных проводников электропроводок. Если в электроустановке здания или какой-то её части для защиты от косвенного прикосновения применяют УЗО в составе такой электрозащитной меры, как ав­томатическое отключение питания, а также используют УЗО в качестве дополнительной меры защиты при прямом прикоснове­нии, то устройства защитного отключения будут без какой-либо причины отключать защищаемые ими электрические цепи, сигна­лизируя о следующих ошибках, допущенных при монтаже про­водников электропроводок:

присоединении нейтральных проводников к открытым про­водящим частям электрооборудования класса I;

присоединении защитных проводников к зажимам электро­оборудования, предназначенным для подключения нейтральных проводников;

электрическом соединении между собой защитных провод­ников и нейтральных проводников.

В-четвертых, при типах заземления системы TN ток замы­кания на землю, протекающий в аварийном режиме с фазного проводника на открытую проводящую часть и защитный провод­ник, может быть равным току однофазного короткого замыкания. Поэтому для защиты от косвенного прикосновения в составе та­кой меры защиты от поражения электрическим током, как авто­матическое отключение питания, возможно использование уст­ройств защиты от сверхтока - автоматических выключателей и плавких предохранителей. Однако в некоторых случаях нельзя обеспечить нормируемое время отключения с помощью уст­ройств защиты от сверхтока. Тогда автоматическое отключение питания следует производить с помощью УЗО¹.

В целом при выполнении в электроустановке жилого зда­ния заземляющего устройства система TN-C-S позволяет обеспе­чить высокий уровень электробезопасности при более низких за-

Применение УЗО в электроустановках зданий, соответствующих типу заземления системы TN-C, имеет свои особенности (см. п. 2.1.9 книги).

181

Рис. 2.9. Электроустановка жилого многоквартирного здания,

соответствующая типу заземления системы TN-C-S. PEN-проводник разделяют во вводно-распределительном устройстве:

1 - заземляющее устройство источника питания; 2 - заземляющее устройство электроустановки здания; 3 - открытая проводящая часть

Однако в настоящее время система обслуживания электро­установок жилых зданий далека от совершенства. Она не создает непреодолимых препятствий свободному доступу жильцов к стоякам и этажным распределительным щиткам. Это обстоятель­ство может быть причиной осуществления некоторых негативных воздействий на электроустановку здания, которые снижают уро­вень защиты от поражения электрическим током и, следова­тельно, уменьшают преимущества от применения первого вари­анта по сравнению со вторым вариантом.

При выполнении электромонтажных работ жильцами, кото­рые являются обычными лицами¹, резко возрастает вероятность ошибочного подключения зажимов какого-либо электрооборудо­вания, предназначенных для подключения нейтральных провод­ников, к защитному проводнику стояка, а открытых проводящих частей электроприёмников класса I - к нейтральному проводнику стояка. Подобные ошибки с высокой вероятностью могут поя­виться и при замене существующих электропроводок в квартирах и их неправильном подключении к стоякам, когда защитные про­водники электропроводок ошибочно присоединяют к нейтраль­ным проводникам стояков, а нейтральные проводники электро­проводок - к защитным проводникам стояков.

Подобные ошибки более вероятны в тех электроустановках зданий, стояки которых выполнены проводниками, не имеющими цветовой идентификации, предписанной нормативными докумен­тами. Вероятность совершения ошибок ещё более увеличивается в тех случаях, когда при подключении к стоякам какого-либо электрооборудования или электрических цепей используют про­водники, которые не имеют надлежащей цветовой идентифика-

Под обычным лицом понимают лицо, которое не является ни квали­фицированным лицом, ни обученным лицом. В отличие от обученного и квалифицированного лица, обычное лицо не прошло специального обу­чения и поэтому не может надлежащим образом осознавать риски и из­бегать опасностей, создаваемых электричеством. В помещениях здания, доступных обычным лицам, нельзя применять некоторые виды электро­оборудования, а также использовать некоторые меры защиты от пора­жения электрическим током. Более 99 % населения нашей страны сле­дует классифицировать в качестве обычных лиц. Обученные и квалифи­цированные лица составляют менее одного процента населения.

185

Рис. 2.11. Тип заземления системы ТТ:

1 - заземляющее устройство источника питания; 2 - заземляющее устройство электроустановки здания; 3 - открытая проводящая часть; 4 - защитный контакт штепсельной розетки

Тип заземления системы ТТ позволяет обеспечить в электроустановке зда­ния достаточно высокий уровень электробезопасности и поэтому её широко применяют за рубежом. В России требованиями, изло­женными в ГОСТ Р 50669, предписано применение типа заземле­ния системы ТТ в качестве основного для электроустановок зда­ний из металла. Как указано во введении к стандарту, преимуще­ство системы ТТ заключается в том, что на открытых проводящих частях электрооборудования и сторонних проводящих частях здания из металла электрический потенциал в нормальном ре­жиме электроустановки здания всегда равен потенциалу земли.

Иногда тип заземления системы ТТ является предпочти­тельным для электроустановки здания или той её части, которая обеспечивает электроэнергией вычислительные, информацион­ные и управляющие системы, построенные на ЭВМ.

Реализация системы ТТ возможна при подключении элек­троустановки здания к существующей низковольтной распреде­лительной электрической сети. Однако в некоторых случаях очень сложно, а иногда практически невозможно выполнить сис­тему ТТ в существующей или проектируемой системе распреде­ления электроэнергии.

При типе заземления системы ТТ открытые проводящие части электрооборудования класса I присоединяют к заземляю­щему устройству электроустановки здания, заземлитель которого должен быть электрически независимым от заземлителя токове-дущей части источника питания, входящего в состав низковольт­ной распределительной электрической сети. В городских усло­виях при плотной застройке и развитой инфраструктуре очень сложно, а иногда невозможно смонтировать электрически незави­симые заземлители.

Положение осложняется также тем, что заземлители токоведущих частей источников питания (нейтрали трансформаторов) в существующих распределительных электрических сетях имеют электрические соединения, выполненные с помощью PEN-про-водников кабельных или воздушных линий электропередачи, с многочисленными заземлителями заземляющих устройств элек­троустановок зданий, которые соответствуют типам заземления системы TN-C и TN-C-S. Многократно «размноженные» заземли­тели токоведущих частей источников питания фактически «на-

188

крывают» всю городскую территорию. Поэтому для электроуста­новок зданий, расположенных в черте существующей плотной городской застройки, во многих случаях можно лишь условно го­ворить о реализации типа заземления системы ТТ во вновь мон­тируемой электроустановке здания.

Электроустановки здания, входящие в состав системы ТТ, имеют одну особенность, существенно отличающую их от элек­троустановок зданий, которые соответствуют типам заземления системы TN-C, TN-S и TN-C-S. При замыкании на землю какой-либо опасной токоведущей части, произошедшем' из-за повреж­дения её основной изоляции, появляется ток замыкания на землю. Величина тока замыкания на землю, приблизительно равная част­ному от деления номинального напряжения на сумму сопротив­лений заземляющих устройств источника питания и электроуста­новки здания, не превышает 50-100 А.

В реальных условиях ток замыкания на землю будет суще­ственно меньше 50 А. Например, если сопротивление заземляю­щего устройства нейтрали трансформатора равно 4 Ом, а сопро­тивление заземляющего устройства электроустановки здания -10 Ом, то максимальное значение тока замыкания на землю (I₃) будет приблизительно равно:

где 230 В¹ - номинальное напряжение между фазным проводни­ком и землёй.

При столь малых токах замыкания на землю в большинстве случаев невозможно использовать автоматические выключатели и плавкие предохранители в качестве защитных устройств, которые применяют в составе такой меры защиты от косвенного при­косновения, как автоматическое отключение питания². Поэтому в

¹ В соответствии с требованиями ГОСТ 29322 [73] номинальное на­пряжение между фазным проводником и землёй должно быть равным 230 В, а между фазными проводниками - 400 В.

Групповые электрические цепи освещения в электроустановках ин­дивидуальных жилых домов и квартир обычно защищают от сверхтока автоматическими выключателями с номинальным током 10 и 16 А, а групповые электрические цепи штепсельных розеток - 16 А.

189

Рис. 2.12. Тип заземления системы IT:

1 - заземляющее устройство источника питания; 2 - заземляющее устройство электроустановки здания; 3 - открытая проводящая часть; 4 - защитный контакт штепсельной розетки; 5 - сопротивление, через которое заземляют токоведущую часть источника питания

Почти 30 лет назад был введён в действие Руководящий технический материал РТМ 42-2-4-80 [79], требованиями кото­рого в операционных блоках медицинских учреждений было предписано применять так называемую систему защитной про­водки. Эта система является аналогом типа заземления системы IT, который выполняют в части электроустановки здания, вклю­чающей в себя электрооборудование операционных блоков боль­ницы. В качестве источника питания для этой части электроуста­новки медицинского здания используют разделительный транс­форматор, токоведущие части вторичной обмотки которого изо­лированы от земли. Открытые проводящие части электрообору­дования класса I, установленного в операционных блоках, соеди­няют с помощью защитных проводников с заземляющим устрой­ством электроустановки здания.

С 1 января 2008 г. введен в действие ГОСТ Р 50571.28, ко­торый разработан на основе действующего в настоящее время стандарта МЭК 60364-7-710 2002 г. ГОСТ Р 50571.28 устанавли­вает требования к электроустановкам зданий и помещений меди­цинского назначения. Требования п. 710.413.1.5 этого стандарта предписывают использовать так называемую медицинскую сис­тему IT¹ для части электроустановки медицинского здания, распо­ложенной в помещениях группы 2² и предназначенной для пита­ния электрического медицинского оборудования и систем жизне­обеспечения пациентов хирургического назначения и другого электрооборудования, расположенного «в окружении пациента». В качестве источника питания для медицинской системы IT сле­дует использовать специальные разделительные трансформаторы медицинского назначения.

^:В п. 710.3.11 ГОСТ Р 50571.28 термин «медицинская система IT» определен так: «Электрическая система IT, в которой соблюдены осо­бые требования для медицинских помещений».

В таблице В. 1 «Примерная классификация медицинских поме­щений» ГОСТ Р 50571.28 в качестве помещений группы 2 указаны сле­дующие помещения: анестезиологические кабинеты, операционные, ка­бинеты для подготовки к операциям, травматологические кабинеты, по­слеоперационные палаты, помещения для введения сердечных катете­ров, отделения реанимации, помещения для анпиографии и помещения для недоношенных детей.

192

В требованиях, изложенных в п. 1.7.157 ПУЭ, сказано, что при подключении передвижной электроустановки к автономному передвижному источнику питания «его нейтраль, как правило, должна быть изолирована». Иными словами, низковольтная сис­тема распределения электроэнергии, состоящая из автономного передвижного источника питания¹ и передвижной электроуста­новки, должна соответствовать типу заземления системы IT.

В электроустановках зданий, соответствующих типу зазем­ления системы IT, ток замыкания на землю очень мал. Поэтому для защиты от косвенного прикосновения в этих электроустанов­ках зданий применяют специальные устройства контроля изоляции.