Система заземления TT: схема, область применения, недостатки

Система заземления TT – устройство и особенности использования

Электроэнергия в наши дома и квартиры приходит по электрическим проводам воздушных или кабельных линий от трансформаторных подстанций. Конфигурация этих сетей оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики системы и, особенно — безопасность людей и бытовых приборов.

В электрических установках всегда существует техническая возможность повреждения оборудования, возникновения аварийных режимов, получения электротравм человеком. Правильная организация системы заземления позволяет снизить возможности проявления рисков, сохранить здоровье, исключить повреждения домашней техники.

Причины использования системы заземления ТТ

По своему назначению эта схема разработана для такого случая, когда высокую степень безопасности не могут обеспечить другие распространенные системы TN-S, TN-C-S, TN-С. Об этом очень четко говорит пункт ПУЭ 1.7.57.

Чаще всего это связано с низким уровнем технического состояния линий электропередач, особенно использующих оголенные провода, расположенные на открытом воздухе и закрепленные на опорах. Они обычно монтируются по четырехпроводной схеме:

тремя фазами подачи напряжения, смещенными по углу на 120 градусов между собой;

одним общим нулем, выполняющим совмещенные функции PEN-проводника (рабочего и защитного нуля).

Они приходят к потребителям от понижающей трансформаторной подстанции, как показано на фотографии ниже.

В сельской местности подобные магистрали могут иметь большую протяженность. Не секрет, что провода иногда схлестываются или обрываются из-за плохого качества скруток, падения веток или целых деревьев, набросов, порывов ветра, образования наледи в мороз после мокрого снегопада и по многим другим причинам.

При этом обрыв нуля происходит довольно часто, поскольку он монтируется нижним проводом. А это причиняет много бед всем подключенным потребителям из-за возникновения перекосов напряжений. В такой схеме отсутствует защитный РЕ-проводник, связанный с заземляющим контуром трансформаторной подстанции.

У кабельных линий вероятность обрыва нуля намного меньше потому что они расположены в закрытом грунте и лучше защищены от повреждения. Поэтому в них сразу реализуют наиболее безопасную систему заземления TN-S постепенно выполняют реконструкцию TN-C на TN-C-S. Потребители же, подключенные воздушными проводами, пока практически лишены такой возможности.

Сейчас многие владельцы земельных участков затевают строительство дачных домов, предприниматели организуют торговлю в отдельных павильонах и киосках, производственные предприятия создают быстровозводимые бытовые помещения и мастерские или вообще используют отдельные вагончики, которые временно запитывают электроэнергией.

Чаще всего подобные сооружения выполняются из хорошо проводящих электрический ток металлических листов либо имеют сырые стены с повышенной влажностью. Безопасность человека при нахождении в подобных условиях может обеспечить только система заземления, выполненная по схеме ТТ. Она специально рассчитана для работы в таких условиях, когда потенциал сети имеет высокую вероятность аварийного появления на токоведущих стенках или корпусах оборудования.

Принципы построения схемы заземления по системе ТТ

Главное требование безопасности в этой ситуации обеспечивается тем, что защитный РЕ-проводник создается и заземляется не на трансформаторной подстанции, а на самом объекте потребления электрической энергии без связи с рабочим N-проводником, подключенным к заземлителю питающего трансформатора. Эти нули не должны контактировать и объединяться даже в том случае, когда рядом смонтирован отдельный контур заземления.

Таким способом полностью отделяются защитным РЕ-проводником все опасные токопроводящие поверхности зданий из металла и корпуса подключенных электроприборов от действующей системы питания электроэнергии.

Внутри здания или строения монтируется защитный РЕ-проводник из прута или полоски металла, который служит в качестве шины для подключения всех опасных элементов, обладающих токопроводящими свойствами. С противоположной стороны этот защитный ноль соединяется с отдельным контуром заземления. Собранный таким методом РЕ-проводник объединяет все участки, имеющие риск появления опасного напряжения, в единую систему уравнивания потенциалов.

Подключение опасных металлических конструкций к защитному нулю может выполняться многожильным гибким проводом повышенного сечения, маркируемого полосками желто-зеленого цвета.

При этом еще раз заострим внимание на том, что категорически запрещается объединять элементы конструкций зданий и металлические корпуса электрических устройств с рабочим нулем N.

Технические требования обеспечения безопасности в системе ТТ

Из-за случайного нарушения изоляции электропроводки потенциал напряжения способен внезапно появиться в любом месте не подключенной, но токопроводящей части здания. Человек, прикоснувшийся к ней и земле, сразу оказывается под действием электрического тока.

Автоматические выключатели, защищающие от сверхтоков и перегрузок, могут только косвенно использоваться для снятия напряжения в этом случае, поскольку часть тока пойдет минуя цепочку рабочего нуля, а сопротивление контура основного заземления должно иметь очень низкое значение.

Чтобы обезопасить человека работой автоматических выключателей необходимо создать условие образования потенциала утечки на открытой токоведущей части не более 50 вольт относительно потенциала земли. На практике это выполнить сложно по ряду причин:

высокой кратности токов коротких замыканий времятоковой характеристики, используемых конструкциями различных выключателей;

большим сопротивлением контура заземления;

сложностью технических алгоритмов для работы подобных устройств.

Поэтому предпочтение в создании защитного отключения дается устройствам, реагирующим непосредственно на появление тока утечки, ответвляющегося от основного расчетного пути протекания нагрузки, через РЕ-проводник и локализацию его снятием напряжения с контролируемой схемы, что выполняют только УЗО или дифавтоматы.

Исключить риски получения электрических травм при этом способе заземления можно только при условии комплексного внедрения четырех основных задач:

1. правильная установка и эксплуатация защитных устройств типа УЗО или дифференциальных автоматов;

2. поддержание рабочего нуля N в технически исправном состоянии;

3. использование защитных устройств от перенапряжений в сети;

4. правильная эксплуатация местного контура заземления.

УЗО или дифавтоматы

Практически все части электропроводки здания должны быть охвачены зоной защиты этих устройств от возникновения токов утечек. Причем, их уставка на срабатывание не должна превышать 30 миллиампер. Это обеспечит отключение напряжения с аварийного участка при пробое изоляции электропроводки, исключит случайный контакт человека со стихийно возникшим опасным потенциалом, защитит от получения электротравмы.

Установка на вводном щите в дом противопожарного УЗО с уставкой в 100÷300 мА повышает уровень безопасности и обеспечивает введение второй степени селективности.

Рабочий ноль N

Чтобы схема УЗО правильно определяла токи утечек, необходимо создать ей для этого технические условия и исключить ошибки. А они возникают сразу при объединении цепей рабочего и защитного нулей. Поэтому рабочий ноль должен быть обязательно надежно отделен от защитного, а соединять их нельзя. (Третье напоминание!).

Защита от перенапряжений в сети

Возникновение электрических разрядов в атмосфере, связанные с образованием молний, носят случайный, стихийный характер. Они могут проявиться не только электрическим ударом в строение, но и попаданием в провода воздушной линии электропередач, что происходит довольно часто.

Энергетики применяют меры защиты от подобных природных явлений, но они не всегда оказываются достаточно эффективными. Большая часть энергии ударившей молнии отводится от ЛЭП, но какая-то ее доля оказывает вредное воздействие на всех подключенных потребителей.

Защититься от действия подобных всплесков завышенных напряжений, приходящих по питающей ВЛ, можно с помощью применения специальных устройства — ограничителей перенапряжений типа ОПН либо импульсных устройств защиты от перенапряжений (УЗИП).

Поддержание местного контура заземления в исправном состоянии

Эта задача возлагается в первую очередь на владельца здания. Никто другой самостоятельно заниматься подобным вопросом не будет.

Контур заземления зарыт своей большей частью в земле и таким способом спрятан от случайных механических повреждений. Однако, в почве постоянно находятся растворы различных кислот, щелочей, солей, которые вызывают окислительно-восстановительные химические реакции с металлическими деталями контура, образующими слой коррозии.

За счет этого ухудшается проводимость металла в местах контакта с грунтом и увеличивается общее электрическое сопротивление контура. По его величине судят о технических возможностях заземления и его способностях проводить токи неисправностей на потенциал земли. Делается это проведением электрических замеров.

Исправный контур заземления должен надежно пропустить к потенциалу земли ток уставки устройства защитного отключения, например, в 10 миллиампер и не исказить его. Только в этом случае УЗО правильно сработает, а система ТТ выполнит свое предназначение.

Если сопротивление контура заземления будет выше нормы, то оно станет препятствовать прохождению тока, уменьшать его, чем может полностью исключить защитную функцию.

Поскольку ток работы УЗО зависит от комплексного сопротивления цепи и состояния контура заземления, то существуют рекомендованные значения сопротивлений, которые позволяют обеспечивать гарантированное срабатывание защит. Эти величины показаны на картинке.

Измерение этих параметров требует профессиональных знаний и точных специализированных приборов, работающих по принципу мегаомметра, но использующих усложненный алгоритм с дополнительной схемой подключения и строгую последовательность вычислений. Качественный измеритель сопротивления контура заземления результаты своей работы хранит в памяти и отображает на информационном табло.

По ним с помощью компьютерных технологий строятся графики распределения электрических характеристик контура и анализируется его состояние.

Поэтому подобными работами занимаются аккредитованные электротехнические лаборатории со специальным оборудованием.

Замер сопротивления изоляции контура заземления необходимо делать сразу после ввода электроустановки в работу и периодически в процессе эксплуатации. Когда полученное значение выходит за пределы нормы, превышая ее, то создают дополнительные участки контура, подключаемые параллельно. Окончание правильности выполненных работ проверяют повторными измерениями.

Опасные неисправности схемы в системе ТТ

При рассмотрении технических требований обеспечения безопасности выделены четыре главные условия, решение которых должно выполняться комплексно. Нарушение любого пункта может привести к печальным последствиям во время пробоя сопротивления изоляции у фазного проводника.

Например, попадание фазы на корпус электроприбора при неисправном УЗО или нарушенном контуре заземления приведет к электротравме. Установленные в схеме автоматические выключатели могут просто не сработать, поскольку ток через них будет меньше уставки.

Частично исправить ситуацию в этом случае можно за счет:

введения системы выравнивания потенциалов;

подключения второй селективной ступени защиты УЗО на все здание, о которой уже упоминалось в рекомендациях.

Поскольку вся организация работ по созданию заземления системы ТТ является сложной и требует точного исполнения технических условий, то выполнение подобного монтажа следует доверять только подготовленным работникам.

Схема cистемы заземления ТТ и область применнения

Общепринятый стандарт, позволяющий добиться безопасной эксплуатации электрического оборудования, предполагает использование заземления. В Правилах устройства электроустановок защитное заземление упоминается в пункте 1.7.51.

Заземление предусматривает объединение открытых токоведущих элементов электрических установок и сетей с заземляющим контуром. Существует несколько способов организации заземления, один из них — система заземления ТТ, о которой и пойдет речь далее.

Принцип действия

Стандарт используется в электросетях с глухозаземленными нейтралями. Система TT функционирует по достаточно простому принципу. Токоведущие элементы соединяют на стороне потребителя. Защитный проводник PE заземляется независимо от нуля (N). Контакт между данными проводниками не допускается. Даже при наличии в непосредственной близости контура заземления нуля защитный проводник заземляется через собственный контур. Не разрешается контактирование контуров друг с другом.

На рисунке внизу показана схема, по которой работает система TT.

Сфера применения

Заземление типа TT нельзя отнести к стандартному способу решения проблемы защиты. Правила устройства электроустановок содержит нормы, указывающие, что в электросетях с глухозаземленной нейтралью следует использовать заземление стандарта TN. Данная система включает несколько подсистем, в том числе TN-S, TN-C, TN-C-S.

Разные варианты имеют свои особенности, но в то же время схожи конструкцией: заземлительные цепи нейтрали трансформатора и электрических установок объединены. Подобный способ защиты наиболее доступен с точки зрения потребителя, подключающегося к сети. Система TN обходится без создания заземлителя на стороне потребителя.

Стандарт TТ применяется, когда необходимы особые меры по обеспечению электробезопасности. Это не всегда достижимо с помощью TN. Правила устройства электроустановок прямо указывают на то, что TT применяется только при невозможности обеспечения стандартом TN требуемого уровня безопасности.

Чаще всего о необходимости установки TT говорят, когда питающая воздушная линия электропередачи находится в плохом техническом состоянии (особенно если построена по временной схеме). Ненадежность электросети влечет высокий риск повреждения заземляющего проводника (потеря электросвязи между заземлителем на подстанции и заземляющей системой потребителя). В результате такого положения любой пробой изоляции приведет к тому, что напряжение на корпусах электрооборудования будет равно рабочему напряжению сети. Таким образом, система TT особенно актуальна как временное решение проблемы защиты какого-либо объекта (например, строительной площадки, вагончиков для рабочих и т. п.).

Читайте также:  Пошаговая инструкция о том, как сделать камин своими руками

Стандарт TT применим и в частных домах. Следует заметить, что организация заземления по этой схеме достаточно сложна для домовладельца. Без помощи опытных специалистов скорее всего не обойтись.

Обратите внимание! По Правилам устройства электроустановок заземление по схеме TT не допускается без использования устройства защитного отключения (УЗО).

Устройство защитного отключения — защитная система, предназначенная для аварийного отключения сети. Необходимость в нем возникает при утечке тока, что происходит при повреждении изоляционного слоя. УЗО отзывается на разницу токов, идущих по фазному и нулевому проводникам. В случае нарушения изоляции электрической установки возникает шунтирующая цепь через корпус электроустановки на землю и появляется ток утечки на заземление.

Требования к устройству заземления

Наиболее важный параметр заземляющего устройства — уровень сопротивления. Технические требования к заземлению, построенному по схеме TT, выражаются в следующей формуле:

Если используются несколько УЗО, во внимание принимается дифференциальный ток срабатывания того оборудования, где его значение самое большое. Помимо условия, указанного в формуле, необходимо выполнить основную систему уравнения потенциалов.

Заземление выполняется путем соединения друг с другом следующих конструкционных элементов:

  • заземление объекта;
  • металлические трубы отопительной, канализационной системы, газопроводы, водопроводы (как холодного водоснабжения, так и горячего);
  • металлоконструкции каркаса сооружения;
  • металлические части систем вентиляции и охлаждения воздуха;
  • элементы молниезащиты здания.

к содержанию ↑

Достоинства и недостатки

Главное достоинство стандарта ТТ — независимость от качества линий электропитания, от их потенциального повреждения. Поскольку заземляющее устройство расположено рядом с защищаемым объектом, вероятность обрыва электросвязи резко уменьшается.

Однако создание полноценной защиты по данной технологии сопряжено с большим объемом земляных работ. Не обойтись без УЗО, что делает схему более сложной и дорогостоящей.

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» – комбинированный и раздельный.

  • T — заземление.
  • N — подключение к нейтрали.
  • I — изолирование.
  • C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
  • S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

  • N — функциональный «ноль»;
  • PE — защитный «ноль»;
  • PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Система заземления TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» – ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Система заземления IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Читайте также:  Отделка беседки снаружи и внутри: выбор материалов для стен и пола

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное – жизнь человека.

В каких случаях применяется система заземления ТТ

  • Общее описание и принцип действия
  • Область применения
  • Требования к устройству заземления
  • Достоинства и недостатки

Общее описание и принцип действия

Применение системы ТТ распространяется на электрические сети, нейтраль которых глухо заземлена. Суть этого способа заключается в том, что токопроводящие части электрооборудования соединяются с заземляющим устройством, находящимся на стороне потребителя. Электрическая связь между этим устройством и тем заземлителем, к которому подключена нейтраль трансформатора на подстанции, отсутствует.

На рисунке схематически изображена система ТТ, по которой произведено заземление здания:

Область применения

Рассмотрим, в каких случаях применяется данный тип заземления. Следует заметить, что система ТТ является в некотором роде неординарной мерой. ТN система — это система, нейтраль источника питания которой глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников. (ПУЭ п.1.7.3). Согласно этому же пункту ПУЭ системой ТТ называется система с глухозаземленной нейтралью источника питания, но при этом в отличии от системы ТN открытые проводящие части электроустановки заземляются заземляющим устройством, электрически независимым от глухозаземленной нейтрали источника. Система ТN имеет несколько разновидностей, общей конструктивной чертой которых является объединение цепей заземления нейтрали трансформатора и электроустановок потребителя. Защита, выполняемая по такому принципу, наиболее легко выполнима с точки зрения потребителя, осуществляющего подключение к электрической сети. Эта система не требует сооружения заземляющего устройства на объекте потребителя.

Применение заземления ТТ предписывается только в тех случаях, когда система TN не обеспечивает необходимого уровня безопасности. Обычно это имеет место при неудовлетворительном техническом состоянии питающей воздушной линии, особенно сооруженной по временной схеме. В таких условиях, как правило, высока вероятность повреждения заземляющего проводника, то есть, потеря электрической связи между заземляющим устройством на подстанции с заземляющими цепями потребителя. Эта ситуация чревата тем, что при пробое изоляции, напряжение прикосновения к корпусам электрооборудования может оказаться равным рабочему напряжению сети. По этой причине, основной сферой применения схемы ТТ служат объекты, электроснабжение которых носит временный характер. Например, строительные площадки, вагончики и т.п.

Довольно часто встречаются случаи, когда заземление ТТ применяется в частном доме или на даче. Реализация такой схемы достаточно трудоемка, особенно для частного владельца. Вопросы, как сделать заземлитель и установить УЗО, смогут решить, пожалуй, только специалисты. Построить на своем участке заземляющее устройство, отвечающее требованиям правил, под силу не каждому владельцу. К сказанному можно также добавить, что применение системы следует согласовать с организацией, осуществляющей электроснабжение.

В соответствии с п.1.7.59 ПУЭ, эксплуатация электрооборудования, заземление которого выполнено по системе ТТ, запрещена без использования УЗО. На рисунке 2 проиллюстрирована схема подключения УЗО.

Устройство защитного отключения (УЗО), это система защиты, осуществляющая отключение установки при возникновении тока утечки, обусловленного повреждением изоляции. Этот аппарат реагирует на разность токов, протекающих по фазному и нулевому проводам, поэтому называется автоматическим выключателем дифференциального тока. При повреждении изоляции электроустановки, образуется шунтирующая цепь через корпус оборудования на землю. В результате образуется ток утечки на заземление.

Требования к устройству заземления

Самой важной характеристикой заземляющего устройства является его сопротивление. Требование к этому параметру, если заземление выполнено по системе ТТ, можно выразить следующим образом (ПУЭ п.1.7.59):

R ≤ 50B/Iср.узо

При этом, в случае применения нескольких устройств защитного отключения, учитывается дифференциальный ток срабатывания того устройства, где он имеет максимальное значение.

Кроме этого требования, должна быть выполнена основная система уравнения потенциалов (п.1.7.60 ПУЭ). Суть мероприятия заключается в соединении между собой следующих конструкций:

  • Заземляющее устройство, выполненное на объекте.
  • Металлические трубопроводы отопления, водоснабжения (холодного и горячего), канализации, газоснабжения.
  • Металлические конструкции, относящиеся к каркасу здания.
  • Металлические детали вентиляционных систем, а также систем кондиционирования.
  • Заземляющее устройство, входящее в состав молниезащиты частного дома.

Достоинства и недостатки

Перечислим плюсы и минусы, которые несет с собой заземление ТТ. К безусловному плюсу следует отнести определенную независимость от возможных повреждений линии питания в плане безопасности. Наличие местного заземляющего устройства, расположенного в непосредственной близости от объектов заземления делает крайне маловероятным обрыв связи с ним.

С другой стороны, сооружение полноценного заземляющего устройства, которое имеет необходимые характеристики, дело достаточно хлопотное, требующее производства земляных работ. Сюда же нужно добавить необходимость использования УЗО, что усложняет схему и требует дополнительных финансовых затрат.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме:

Теперь вы знаете, в каких случаях применяется система заземления ТТ и что она собой представляет в целом. Надеемся, эта статья была для вас полезной и интересной!

Рекомендуем также прочитать:

Система заземления TT — схема, область применения, недостатки

Система заземления TT поможет обезопасить ваш дом. Она имеет широкий спектр распространения, и применяют ее в тех местах, где системы заземления TN-C, TN-C-S и TN-S обеспечены не полностью. Применять эту систему необходимо в том случае если воздушная линия имеет неудовлетворительное состояние.

На сегодняшний день большинство воздушных линий имеют неудовлетворительное состояние. На большинстве опорах нет дополнительного заземления. Также эта система заземления TT активно применяется для защиты людей от поражения током через металлические поверхности. К этим поверхностям можно отнести:

  1. Строительные вагончики.
  2. Металлические контейнеры.
  3. Помещения, которые имеют диэлектрическую поверхность стен.

Если вам интересно, тогда читайте, как выполнить заземление автомобиля.

Принцип действия

Стандарт используется в электросетях с глухозаземленными нейтралями. Система TT функционирует по достаточно простому принципу. Токоведущие элементы соединяют на стороне потребителя. Защитный проводник PE заземляется независимо от нуля (N). Контакт между данными проводниками не допускается. Даже при наличии в непосредственной близости контура заземления нуля защитный проводник заземляется через собственный контур. Не разрешается контактирование контуров друг с другом.

На рисунке внизу показана схема, по которой работает система TT.

Расшифровка обозначения схемы TT

Название и расшифровка системы заземления ТТ указывает на её основные особенности:

  1. 1. Т (англ. terra — земля). Показывает, что нейтраль источника питания, как в системах TN, подключена к заземлению без автоматов и переключателей.
  2. 2. Т (англ. terra — земля). Указывает, что все элементы корпуса подключены к защитному заземлению возле здания.

Из названия видно, что заземление РЕ не связано с питающим трансформатором и подключается к собственному контуру заземления. Именно наличие этого контура является основным отличием схемы заземления ТТ от систем типа TN, в которых корпус оборудования и заземляющие клеммы соединены с нейтралью источника питания проводами PE или PEN.

Область применения

Защитное заземление типа ТТ отличается от других схем. Согласно ПУЭ 1.7.57 в бытовых сетях используется подключение сетей к трансформатору с глухозаземлённой нейтралью TN. В этой схеме питания заземляющие контакты в розетках и на клеммнике соединены с заземлённой нейтралью трансформаторной подстанции.

Схема защиты TN имеет несколько разновидностей, отличающихся способом соединения заземляющих контактов в розетке с зпземлённой средней точкой вторичной обмотки трансформатора:

  • TN-C — заземляющий проводник отсуствует. Вместо него используется нейтральный провод. Не обеспечивает необходимой безопасности, поэтому в жилых зданиях не применяется.
  • TN-C-S — от нейтрали питающего трансформатора проложен один проводник PEN, совмещающий функции нулевого и заземляющего проводников. В водном щитке в здании он разделяется на два провода — нейтраль N и заземление РЕ. Место разделения дополнительно заземляется. Это самая распространённая схема из-за простоты переоборудования в неё схемы защиты типа TN-C.
  • TN-S — заземляющий провод РЕ проложен от подстанции к электроприборам без разрывов и соединения с нейтралью. Самый надёжный метод защиты.

В ПУЭ гл.1.7 указаны условия выбора каждого из видов защиты. Если эти требования выполнить невозможно, то устанавливается система заземления TT. Чаще всего при заземлении дома схема TT в зданиях с вводом по воздуху, выполненным двумя проводами. Провода, проложенные ещё в советское время, в плохом состоянии и разделение PEN проводника на РЕ и N на вводе в дом не обеспечивает необходимого уровня защиты.

Ещё одна причина выполнить монтаж защиты здания по схеме TT — плохое техническое состояние магистральных воздушных линий. Согласно требованиям ПУЭ п.1.7.102 провод PEN должен заземляться на столбах, по которым он проложен. Естественно, за много лет, прошедших с момента прокладки, контур заземления на многих опорах вышел из строя.

Эти требования вызваны тем, что при обрыве провода РЕN и отсутствии повторного заземления на металлических элементах корпуса электроприбора окажется опасное для жизни напряжение.

В связи с этим система заземления TT применяется на дачах, в охотничьих домиках, временных сооружениях на стройках и других аналогичных ситуациях. Достоинство этой конструкции в том, что для изготовления заземления достаточно простого землеройного инструмента и электросварки.

В связи с тем, что сопротивление заземления может быть недостаточным для надёжной защиты и отключения автоматического выключателя, в ПУЭ п.1.7.59 указывается на обязательность установки УЗО или дифавтомата. Ток утечки, появляющийся при замыкании на корпус или прикосновении к элементам, находящимся под напряжением, человека, достаточен для срабатывания этой защиты.

Важно! Использовать заземление в качестве нейтрального провода нельзя. Это приведёт к быстрой коррозии контура и его разрушению.

Требования и особенности системы заземления TT

Сейчас мы перечислим основные особенности, которые помогут выполнить монтаж системы:

Все групповые линии должны иметь УЗО уставка которого должна составлять не более 30 мА. Это необходимо для защиты от косвенного соприкосновения к токоведущим частям. Также это поможет обезопасить вашу жизнь при появлении неисправной проводки.

  • Нулевой проводник N

Нулевой рабочий проводник обязательно должен соединяться с местным контуром заземления и шиной PE.

  • Перенапряжение

Для того чтобы защитить все приборы от перенапряжения вам необходимо установить ограничители перенапряжения. Также вы можете установить ограничители импульсных перенапряжений.

  • Сопротивление контура заземления

Это сопротивление полностью должно удовлетворять ПУЭ. Для того чтобы определить действующее сопротивление необходимо провести измерение сопротивления заземления. Чтобы удовлетворить эти требования вам необходимо использовать один вертикальный заземлитель в виде уголка длиною около двух метров. При необходимости вы можете сделать несколько заземлителей. Контур заземления в частном доме можно подключить к этой системе.

Недостаток системы заземления TT

Система заземления TT имеет ряд преимуществ, о которых мы говорили выше. Также она может иметь и некоторые недостатки. На сегодняшний день естественным недостатком можно считать факт отказа УЗО и пробои фазы на заземленный корпус. В этом случае все проводники окажутся под напряжением сети.

Это может случиться из-за того, что выключатель не сработает при замыкании фазы на PE. Единой защитой, которая справится с этой проблемой, может служить система уравнивания потенциала. Выполнять монтаж системы заземления TT должны только специалисты. Они имеют необходимый опыт в этой сфере.

Читайте также:  Ремонт стяжки пола: как устранить трещины и повреждения своими руками

Рекомендуем вашему вниманию: система заземления: TN-C-S.

Достоинства и недостатки

Главное достоинство стандарта ТТ — независимость от качества линий электропитания, от их потенциального повреждения. Поскольку заземляющее устройство расположено рядом с защищаемым объектом, вероятность обрыва электросвязи резко уменьшается.

Однако создание полноценной защиты по данной технологии сопряжено с большим объемом земляных работ. Не обойтись без УЗО, что делает схему более сложной и дорогостоящей.

Система заземления TT! В каких случаях использовать систему заземления TT?!

Официально именно заземление считается основным способом защиты от удара током. Имеется в виду защита при работе с оборудованием и устройствами, функционирующими от электропитания по кабелю. Название способа недвусмысленно намекает на способ осуществления – открытые проводники тока физически стыкуются с контуром заземления. Причем организовать эту систему безопасности можно по-разному, с учетом особенностей конструкции оборудования и сетей. Обычно тип системы выбирают при проектировании или по предписанию.

Система заземления TT ориентирована на сети с глухим заземлением нейтрали. Токопроводящие элементы заземляемого оборудования обеспечиваются защитой со стороны потребителя, т.е. нет контакта между заземлением у нового подключившегося к сети и заземлителем трансформатора – тот на подстанции защищен отдельно, по другой системе.

Когда применяют систему TT?

Сейчас она еще не стала обыденной – в ПУЭ для сетей с глухим заземлением нейтрали рекомендуется система TN . Там тоже есть разные варианты, но объединяет их характерная черта: общее заземление нейтрали трансформатора и электрооборудования у потребителей, т.е. контуры объединены. Причина проста: так проще организовать защиту при подключении к сетям новых потребителей – не надо на каждом объекте заземление делать.

Но если система TN явно не обеспечит должного уровня безопасности, делают TT . Чаще всего этот вариант востребован при электропитании по открытым кабелям (по воздуху), когда состояние линий из рук вон плохое, особенно если они временные. Это явный риск повреждения заземлителя, т.е. возможно нарушение контакта заземления на подстанции с потребителями. Как следствие, если случится пробой изоляции, при касании электроприборов напряжение тока окажется как в рабочем режиме конкретной сети. Неудивительно, что система TT популярна для обеспечения безопасности объектов с временным электропитанием – к примеру, строительных площадок.

Уже который год наблюдается рост строительства частного жилья. И в моде всяческая автономия – своя канализация, скважина и прочее. Но личное заземление электросети – удовольствие и недешевое, и трудоемкое. Не всякий домовладелец может себе позволить строительство заземляющего устройства, чтобы оно соответствовало всем действующим правилам. А еще систему предварительно должны спроектировать квалифицированные специалисты, выбрать и установить автоматическую защиту (УЗО). А в довершение эксплуатацию готового контура придется согласовывать с электроснабжающей организацией – или строить собственную электростанцию.

Официальные требования к устройству защиты

Согласно ПУЭ, эксплуатация оборудования с заземлением по системе TT без УЗО запрещена. Должен быть механизм, отключающий оборудование при появлении тока утечки, когда повреждается изоляция. Устройство автоматически срабатывает от разности потенциала тока, идущего по нулевому кабелю и по фазе. Конечно, утечку оно не прекращает, но перенаправляет на заземлитель.

Определяющая характеристика защитного контура – сопротивление. Есть официальные требования к нему и для системы TT: R≤50B/Iср.узо. Если в системе стоит сразу несколько приборов УЗО, учитывают дифференциальный ток по наибольшему значению. При организации заземления обязательно выполняется уравнивание потенциалов – соединяются заземлитель объекта, молниезащита, трубы инженерных коммуникаций (водо- и газопровод, отопление и пр.), каркас защищаемой постройки и все металлическое в вентиляции.

Выглядит готовая система TT как контур вокруг всего защищаемого объекта, сделанный из пластины либо прутка. И еще видна связь с собственным заземлителем, скрытым в грунте.

Плюсы и минусы системы TT

Основное преимущество очевидно: местное заземление надежнее связи через линии электропитания. Уровень безопасности выше, локальная система неуязвима для повреждений на линиях. Чем ближе заземление к защищаемому объекту – тем ниже риск обрыва связи .

Главный недостаток тоже упоминался выше – хлопоты при сооружении полноценной защиты, стоимость этой затеи и сроки ее реализации. Придется выполнять земляные работы, нести расходы, внедрять в систему УЗО. Но расходы времени и денег меркнут перед риском синхронного пробоя фазы на защищенный электроприбор и несрабатывания УЗО. Открытые линии и система безопасности могут оказаться под напряжением питающей сети из-за неисполнения выключателем прямой функции – отключения при повреждении линии снабжения. Т.е. фазу замкнет, но ток окажется недостаточным для автоматического срабатывания предохранителя. Тогда вся надежда на систему уравнивания потенциала. Причем развитая защита в две ступени – насущная необходимость для локальных сетей с отдельным заземляющим контуром.

Альтернативные варианты

Например, в частном доме вместо системы TT можно обустроить TN-C-S . Также практикуются версии TN-C, TN-S. В наших реалиях очень много кабелей на опорах подвешено без изоляции и повторного заземления, поэтому если нужна максимальная безопасность, TT отлично подойдет. Так реально заземлить привезенную ненадолго бытовку, большую емкость или конструкцию из металла, киоск, практически любую комнату с изолирующей отделкой стен.

Важный момент: защита по системе TT всегда независима. Никакой связи с рабочим проводником не должно быть и даже если его контур заземления совсем рядом, все равно нужен отдельный. Зато полная изоляция любых металлических конструкций и поверхностей гарантирована.

Технические подробности

В групповых линиях должны быть УЗО не выше 30 мА, чтобы защитить от касания либо тока утечки. Также рекомендуется УЗО на вводе от 100-300 мА, что формирует селективную защиту в две ступени – для частного дома в самый раз. Нулевой рабочий кабель не должен соединяться с шиной и местным заземлением.

На случай атмосферного перенапряжения тоже нужна защита, особенно для бытовых электроприборов. Есть стандартные устройства: ОПН, УЗИП, ОПС. Они ограничивают перенапряжение, в т.ч. импульсное. Есть требования ПУЭ по сопротивлению заземляющего контура – каким должен быть ток срабатывания защиты. Например, для УЗО с уставкой на 30 мА этот показатель заземлителя не должен превышать 1666 Ом, а для уставки на 100 мА – до 500 Ом. Эти цифры являются минимальными для заземления по системе TT .

Чтобы контур заземления удовлетворял вышеописанным критериям, достаточно забить в грунт вертикально металлический прут либо уголок, длиной не меньше 2 м. Но лучше закопать несколько таких заземлителей – сильно длинные не надо, 2,5 м хватит.

Рекомендации

Здравый смысл и практический опыт подсказывают, что выполнять проектирование и электромонтаж заземления должны исключительно квалифицированные специалисты. По любой системе, а тем более – относительно новой TT . И пользоваться готовым заземлением надо правильно, регулярно осматривая состояние контура и связи, проверяя исправность, что тоже должен делать специалист. Безопасности много не бывает, короткое замыкание не промахнется.

Система заземления ТТ и TN: обозначение, схема, применение, достоинства и недостатки

Система заземления ТТ

Сокращенное обозначение ТТ означает следующее:

  • Первая буква Т – нейтраль источника питания соединена с землей (Т – образуется от английского слова «terra», что в переводе означает – «земля». То есть, это – система с глухозаземленной нейтралью, так же, как и TN.
  • Вторая буква Т – все части электроустановок потребителей, способные оказаться под опасным для жизни напряжением, принудительно соединяются с землей. Но контур повторного заземления в системе ТТ не связывается электрически с контуром заземления нейтрали источника питания – генератора или трансформатора.

Но это не означает, что связи совсем нет никакой. Поверхность земли проводит электрический ток. На этом основаны принципы защиты в системах TN-C и TN-S.

Принципы защиты системы TN

Чтобы лучше понять разницу между TN и ТТ, рассмотрим, за счет чего происходит защита потребителя от появления опасного для жизни потенциала на корпусах электрооборудования. Междуфазные короткие замыкания не рассматриваем, так как действие защиты в этих системах ничем не отличается. С этим призваны бороться автоматические выключатели.

Эти же выключатели в системе TN должны справляться и с замыканиями фазы на корпус электрооборудования, представляющими опасность для жизни человека. Чтобы снизить до минимума вероятность поражения током людей и животных, применяются две меры защиты:

Защитное заземление – соединение корпуса с потенциалом земли. Если учесть, что прикасающийся к нему человек сам «стоит на земле», а сопротивление его тела в сотни раз больше, чем у соединяющего этот корпус с землей проводника, то большая часть тока пойдет в землю мимо тела. Та часть, что все-таки пройдет через живое существо, будет слишком мала, чтобы лишить его жизни.

Защитное отключение – отключение поврежденного участка за такое время, которого будет недостаточно для причинения вреда здоровью.

Для соблюдения этого условия необходимо, чтобы ток замыкания на корпус лежал в диапазоне действия электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Недостатки системы TN

А вот тут и возникают проблемы. Сопротивление линии от источника питания до повреждения порой настолько велико, что токи замыкания на землю (контур заземления) приводят только к запуску теплового расцепителя. Защита срабатывает со значительной выдержкой времени, а в некоторых случаях не способна сработать вообще.

За это время на человека, случайно оказавшегося в контакте с вроде бы и заземленной поверхностью, действует опасное для жизни напряжение.

Вторая опасность заключается в обрыве защитных проводников, соединяющих контур заземления источника с защищаемыми от появления опасных потенциалов корпусами. В этом случае то, что призвано защитить, становится еще опаснее. При отсутствии повреждений в электроустановке все заземленные ее части оказываются под напряжением. Если при этом контур повторного заземления отсутствует или недостаточно эффективен, вероятность поражения током человека стремительно возрастает.

Обрыв PEN-проводника до точки разделения приводит к появлению как на рабочих, так и на защитных проводниках всей отсеченной от источника сети напряжений, достигающих величины 380 В. Контур повторного заземления, если он есть, может сгладить опасный потенциал, но не удерет его совсем. А если этого контура нет?

Как система ТТ устраняет недостатки TN

Как уже указывалось ранее, заземляющие проводники в системе ТТ не связаны с нулевым проводником источника питания. Этим устраняется вероятность появления опасного потенциала на корпусах в результате обрыва нулевого проводника, являющегося при этом только рабочим.

Но что касается защитного отключения – при использовании только автоматических выключателей эта мера становится еще более невыполнимой. Отсутствие нулевого защитного проводника приводит к тому, что ток замыкания фазы на корпус идет к источнику только по поверхности земли. Логично, что он не исчезает совсем, но становится еще меньше.

Особые требования в системе ТТ предъявляются к контуру заземления электроустановки потребителя. Он должен обеспечивать срабатывание защиты (УЗО) при напряжении на защищаемом корпусе электрооборудования, не превышающем допустимого напряжения прикосновение – 50 В. То есть:

где Iа — ток срабатывания защитного устройства (УЗО).

Ra- сопротивление заземлителя, сложенное с сопротивлением заземляющего проводника до корпуса электроприемника.

Если УЗО используется для защиты группы электроприемников, то в Ra входит сопротивление заземляющего проводника до самого удаленного из них.

Ссылка на основную публикацию