Повний гід з систем заземлення

Система заземлення, також відома як система заземлення, з'єднує певні частини електричної системи живлення з землею, зазвичай з провідним поверхнею Землі, для забезпечення безпеки та функціональних цілей. Вибір системи заземлення може впливати на безпеку та електромагнітну сумісність встановлення. Правила заземлення можуть відрізнятися від країни до країни, хоча більшість слідують рекомендаціям Міжнародної електротехнічної комісії (IEC). У цій статті ми пояснимо різні типи систем заземлення, їх переваги та недоліки, а також як проектувати та встановлювати їх.

Що таке система заземлення?

Система заземлення визначається як набір провідників та електродів, які забезпечують низькоопорний шлях для електричного струму у разі аварії або невідправності. Це важливо з кількох причин:

• Захист обладнання: Система заземлення допомагає захистити електричне обладнання від пошкоджень через перенапругу або коротке замикання. Вона також запобігає накопиченню статичного електриства та скачок напруги, спричинених поблизу ударів блискавок або операцій зміни режиму.

• Захист людей: Система заземлення допомагає запобігти електричним травмам, забезпечуючи, що відкриті металеві частини електричних встановлень мають ту саму потенціал, що і земля. Вона також сприяє роботі захисних пристроїв, таких як автомати захисту або пристрої захисту від залишкового струму (RCD), які можуть відключити живлення у разі аварії.

• Точка відліку: Система заземлення забезпечує точку відліку для електричних контурів та обладнання, щоб вони могли працювати на безпечному рівні напруги відносно Землі. Це гарантує, що будь-яка електрична енергія, яка не використовується навантаженням, безпечно дисипується до землі.

Типи систем заземлення

BS 7671 перераховує п'ять типів систем заземлення: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C та IT. Літери T та N означають:

• T = Земля (від французького слова Terre)

• N = Нейтраль

Літери S, C та I означають:

• S = Роздільний

• C = Об'єднаний

• I = Ізольований

Тип системи заземлення визначається тим, як джерело енергії (таке як трансформатор або генератор) з'єднане з землею, та як термінал заземлення споживача з'єднаний з джерелом або локальним заземлюючим електродом.

Система TN-S

Система TN-S, показана на рисунку 1, має нейтральне джерело енергії, з'єднане з землею лише в одній точці, біля або якомога ближче до джерела. Термінал заземлення споживача зазвичай з'єднаний з металевою оболонкою або зброям кабелю постачальника послуг, що входить до приміщень.

Рисунок 1: Система TN-S

Переваги системи TN-S:

• Вона забезпечує низький опір для аварійних струмів, що гарантує швидку роботу захисних пристроїв.

• Вона уникнення будь-якої різниці потенціалів між нейтральною та землею всередині приміщень споживача.

• Вона зменшує ризик електромагнітних завад через спільні модові струми.

Недоліки системи TN-S:

• Вона потребує окремого захисного провідника (PE) разом з провідниками живлення, що збільшує вартість та складність проводки.

• Вона може бути вплинута корозією або пошкодженням металевої оболонки або зброї кабелю, що може унеможливити її ефективність.

Система TN-C-S

Система TN-C-S, показана на рисунку 2, має нейтральний провідник живлення головного розподілу, з'єднаний з землею на джерелі та на інтервали відстані вздовж його маршруту. Це зазвичай називається захисним кратним заземленням (PME). За цим розташуванням, нейтральний провідник постачальника також використовується для повернення аварійних струмів, що виникають у встановленні споживача, безпечно до джерела. Для досягнення цього, постачальник надає термінал заземлення споживача, який з'єднаний з входящим нейтральним провідником.

Рисунок 2: Система TN-C-S

Переваги системи TN-C-S:

• Вона зменшує кількість провідників, необхідних для постачання, що знижує вартість та складність проводки.

• Вона забезпечує низький опір для аварійних струмів, що гарантує швидку роботу захисних пристроїв.

• Вона уникнення будь-якої різниці потенціалів між нейтральною та землею всередині приміщень споживача.

Недоліки системи TN-C-S:

• Вона може створити ризик електричного удару, якщо є порушення нейтрального провідника між двома точками заземлення, що може призвести до збільшення напруги дотику на відкритих металевих деталях.

• Вона може спричинити небажані струми, що протікають у металевих трубах або конструкціях, які з'єднані з землею в різних точках, що може призвести до корозії або завад.

Система TT

Система TT, показана на рисунку 3, має як джерело, так і встановлення споживача, з'єднані з землею через окремі електроди. Ці електроди не мають прямих з'єднань між собою. Цей тип системи заземлення застосовується как для трьохфазних, так і для однофазних встановлень.

Рисунок 3: Система TT

Переваги системи TT:

• Вона усуває будь-який ризик електричного удару через порушення нейтрального провідника або контакт між живими провідниками та заземленими металевими деталями.

• Вона уникнення небажаних струмів у металевих трубах або конструкціях, які з'єднані з землею в різних точках.

• Вона дозволяє більш гнучкий вибір місця та типу заземлюючих електродів.

Недоліки системи TT:

• Вона потребує ефективного локального заземлюючого електрода для кожного встановлення, що може бути складним або дорогим до досягнення залежно від умов ґрунту та доступності простору.

• Вона потребує додаткових захисних пристроїв, таких як RCD або ELCB, що працюють за напругою, для забезпечення надійного відключення у разі аварії.

• Вона може призводити до вищої напруги дотику на відкритих металевих деталях через вищий опір контуру землі.

Система TN-C

Система TN-C, показана на рисунку 4, має нейтральні та захисні функції об'єднані в одному провіднику по всій системі. Цей провідник називається PEN (защищающий заземляющий нейтральный). Термінал заземлення споживача прямо з'єднаний з цим провідником.