Система заземления IT. Возможности реализации в жилых домах

Международная классификация и кодирование систем электроснабжения

При описании систем электроснабжения в данной статье будем руководствоваться материалами и стандартами международной электротехнической комиссии (МЭК) и российскими «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

Если исходить из вышеперечисленных нормативных документов, описания систем электроснабжения в проектировании варьируются в зависимости от способов заземления, используемых в распределительных сетях. Специалистами употребляются различные виды методик в сфере защиты от негативных факторов поражения электрическим током. В практической деятельности инженеры-электрики сталкиваются с функциональным и защитным заземлениями.

Функциональное заземление служит для обеспечения нормальной работы электрических приборов. А вот с целью обеспечения безопасности электрических сетей и электроустановок на объектах применяют защитное заземление.

Разновидности систем заземления

Рассмотрим базовые понятия и расскажем Вам, что же означают буквенные обозначения, используемые специалистами электриками.

Часто в документации по электроснабжению, употребляется понятие «нулевой рабочий проводник» или по-другому он еще обозначается, как «N-проводник». Он используется для питания приемников электроэнергии, служит соединяющей частью для вывода с нейтралью электрооборудования, глухо заземленной. В разных случаях, он применяется, как в источниках однофазного/трёхфазного переменного тока, так и в сетях постоянного тока.

А вот в случае, когда вышеописанные два проводника совмещают свои функции в одном проводнике, то вводится понятие - PEN-проводник.

Исходя из правил МЭК, а также пользуясь принятой там системой кодирования согласно (ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики»), расскажем Вам о специальных буквенных обозначениях, которые приняты в этой области знаний.

В этой терминологии первой латинской буквой обозначают, какое бывает состояние у нейтрали источника питания в отношении «земли».

Если есть нейтраль, которая заземлена, то пишем T (Terra, в переводе с латинского «земля»). Если речь идет об изолированной нейтрали, то используем I (англ., Isolate). При обозначении видов заземления ОПЧ пользуются буквой под номером два. Латинскую T применяют в случае автономного от связи источника питания с землей, заземления ОПЧ. А вот знаком N маркируют, если ОПЧ непосредственно контактируют с точкой заземления источника питания. Еще несколько латинских букв используют в качестве описания разных состояний PE-проводника и N-проводника.

При применении в схеме раздельных проводников, N и PE, используют S (от англ. термина Separated, в переводе означает «разделение»).

А вот если применяется PEN-проводник, в котором соединяются функции как нулевого защитного, так и нулевого рабочего проводников, то обозначают буквой C (от англ. слова Combined – комбинирован).

Теперь, зная основные буквенные обозначения, можно без труда расшифровать аббревиатуры, которыми помечают различные виды систем заземления.

Рассмотрим вид №1, TN-систему.

В таком схемном решении имеем нейтраль источника питания в положении «глухо заземлена». ОПЧ электрического оборудования присоединены к ней с помощью PE-проводников. Такое схемное решение заключает в себе ещё 3 подвида:

TN-C - в случае совмещения N/PE-проводников в одном. А вот если разделить конкретно в применении для всей системы функции N- и PE-проводников, то такую схему маркируют, как TN-S. Если же совместить функционал N/PE-проводников только для какой-нибудь из частей системы, то мы получим обозначение TN-C-S.
Второй вид – это TT. Это решение предусматривает существование нейтрали источника питания, которая «заземлена глухо». ОПЧ, как правило, заземляют от отдельного заземлителя. Он расположен совершенно автономно от заземления нейтрали источника питания.
И наконец, перейдем к третьему виду — IT. Это решение предусматривает изоляцию токоведущих частей системы питания от земли. В некоторых случаях допустимо заземление с помощью приборов с большим сопротивлением. Заземление ОПЧ осуществляется отдельно. Иногда, такой вариант в технической литературе называют «системами c изолированной нейтралью».

Детали и особенности применения распределительных сетей, защитных заземлений

Определившись с классификацией распределительных сетей, кратко определимся с их практическим назначением. И начнём наше рассмотрение c типа TN. Конкретно возьмем для примера - TN-C. Является одной из наиболее старых и проверенных систем. Она досталась нам ещё от Ленинского плана ГОЭЛРО. Достоинства её в экономичности и простоте. Недостаток – отсутствие РЕ-проводника, а значит повышенная опасность в условиях быта в части уравнивания потенциалов и отсутствия в жилых зданиях защитного заземления (возможно лишь «зануление»). Уходящая технологическая система. Не рекомендуется для электроснабжения вновь возводимых объектов.

В качестве переходной подсистемы предлагается TN-C-S. В технической реализации она достаточно проста. Переход просто осуществляется c подсистемы TN-C. Но в случае серьезного повреждения проводника типа PEN, потребители электроэнергии могут оказаться в опасности.

И наконец, подробнее остановимся на технологии ТТ. Из-за угроз от поражения электрическим током такая технология в СССР была запрещена.

Однако, в современной действительности, в Российской Федерации достигнут большой прогресс в применении средств АЗС и УЗО. И эта технология «получила вторую жизнь», как средство подачи электроэнергии на буровых, в строительные бытовки и на другие передвижные и временные объекты.

К заземляющему устройству такой системы предъявляются повышенные требования, которые отражаются в проекте и прописываются в технических условиях.

А теперь мы подходим к основной цели нашего повествования – системам IT, на которых сконцентрируем основное наше внимание.

Распределительные сети IТ: историческая ретроспектива, принципы построения, показатели назначения, области возможных применений

В исторически обозримом прошлом (начало и середина XX века) распределительные IT системы имели доминирующее положение в странах Западной Европы. Однако по ряду причин экономического и технического характера от них отказались и перешли на TN-технологии. Если задуматься, почему это было сделано, то приходит на ум такой пример, как слабая устойчивость сетей IT к импульсным перенапряжениям коммутационного и грозового характера и более высокая стоимость таких решений перед пришедшими на смену TN-технологиями. Исключением является Королевство Норвегия, где распределительные IT-сети успешно эксплуатируются и развиваются. На это существуют свои причины, среди которых следует отметить географическое расположение (северные территории с малым количеством гроз, северные сияния не идут в счёт т.к. они происходят в верхних слоях атмосферы), повсеместный скальный грунт (трудности с построением высокоэффективной системы заземления), невысокая нагрузка на энергетическую систему страны ввиду отсутствия в массовом характере энергозатратных производств, а вследствие небольшой территории и предыдущего фактора, больших перетоков мощностей (коммутационных перенапряжений) в распределительных сетях. Тем не менее, давайте оставим пока «норвежский феномен» и зададимся вопросом: какова нишевая применимость данной технологии в современных условиях постиндустриального общества? И чтобы ответить на данный вопрос рассмотрим архитектуру построения распределительной IT-сети. В этой технологии, как мы уже писали выше, нейтраль изолирована от земли или же заземлена через специальные приборы с высоким импедансом (иногда в особых случаях применима низкоимпедансная, реже дугогасящая схема). При этом ОПЧ потребителя надёжно заземлены, а это предполагает низкие токи утечки на токопроводящие части электроустановки и на землю. Таким образом, при аварийной ситуации - замыкании на землю, исключается немедленное отключение питающей установки от присоединённого электрооборудования, система продолжает работать без перерыва питания. Также исключается возникновение дугового разряда и «шагового напряжения» с высоким потенциалом. Следует заметить, что данная технология при трёхфазном вводе позволяет организовать подключение потребителя двумя возможными способами: «треугольником» и «звездой».

Положив в основу особенности архитектуры построения данных систем заземления и их свойства в части электробезопасности, определим основные показатели назначения технологии заземления распределительных IT-сетей:

это безопасность для людей и животных, а также применимость как в обычных бытовых, так и в необычных (экстремальных) условиях;
повышенная защищенность от пожаров, взрывов;
облегченная возможность монтирования этих систем в виде наложения распределительной сети на уже имеющиеся технологии электроснабжения;
эффективность масштабирования сети;
простое управление емкостью сети;
система обнаружения повреждений;
устойчивости сети к неоднократным межфазным замыканиям;
системы настроек защиты (АЗС, УЗИП, УЗО).

Исходя из показателей назначения, вытекает сфера возможных применений. Это, прежде всего, медицинские стационары (операционные, реанимация и пр.), где требуется обеспечение высокой живучести и электробезопасности систем жизнеобеспечения. Научные лаборатории, где используется чувствительное электронное и компьютерное оборудование. Взрывоопасные производства (предприятия нефтехимии, деревообработки, газовое хозяйство, угольные шахты и пр.). Помещения с повышенной влажностью (банно-прачечные комбинаты, бассейны, животноводческие фермы и др.). ГЭС и высоковольтные подстанции, где велика вероятность образования аварийного шагового напряжения высокого потенциала. В этом случае по технологии IT-заземления организуется наложенная обслуживающая технологическая система энергоснабжения.

Ну и конечно, часто задаваемый вопрос относительно возможности использования IT-заземления в квартире, индивидуальном строении (коттедж, дачный дом и пр.), т.е. в бытовых жилищных условиях. Отвечаем сразу – это возможно. И с технической стороны, здесь ключевую роль играет разделительный трансформатор, иногда называемый трансформатором безопасности. В данном устройстве первичная обмотка глухозаземлена и отделена от незаземлённой вторичной заземлённым металлическим экраном и усиленной изоляцией, при этом коэффициент трансформации равен 1, а К.П.Д. достигает 0,98. Все элементы организации IT-заземления в жилищном фонде имеются в продаже (трансформаторы безопасности, модульные системы заземления, заземляющие проводники и пр.) и разрешены к применению. Причём трансформаторы безопасности выпускаются в нескольких исполнениях (контейнерного и боксового типов), что позволяет устанавливать их как внутри, так и снаружи помещений. Кроме того трансформаторные системы разделительного типа снабжены развитой системой дистанционного контроля и диагностики состояния изоляции и заземления.

На этапе проектирования или модернизации объекта необходимо согласование проектно-сметной документации строительного проекта или модернизации системы электрообеспечения действующего жилья с органами энергонадзора. Для индивидуального строительства здесь особых проблем нет. Есть некоторые трудности с квартирным фондом старой застройки, как в части выбора места установки дополнительного оборудования, так и отсутствия заземления (технология TN-C).