Система заземления

Эта статья о системах заземления электропитания. Информацию о ямах для заземления/земли см. в разделе «Заземление (электричество)» .

Система заземления (Великобритания и IEC) или система заземления (США) соединяют определенные части электроэнергетической системы с землей , обычно с проводящей поверхностью оборудования, в целях безопасности и функциональности. Выбор системы заземления может повлиять на безопасность и электромагнитную совместимость установки. Правила для систем заземления различаются в разных странах, хотя большинство из них следуют рекомендациям Международной электротехнической комиссии (МЭК). Правила могут определять особые случаи заземления в шахтах, зонах ухода за пациентами или в опасных зонах промышленных предприятий.

Помимо электроэнергетических систем, заземление может потребоваться и другим системам в целях безопасности или функционирования. Высокие конструкции могут иметь громоотводы как часть системы защиты от ударов молнии. Телеграфные линии могут использовать Землю в качестве одного из проводников цепи, что экономит затраты на установку обратного провода в длинной цепи. Для работы радиоантенн может потребоваться специальное заземление, а также для контроля статического электричества и обеспечения молниезащиты.

Цели

Существует три основные цели заземления:

Заземление системы

Заземление системы служит цели электробезопасности всей системы, которая не вызвана электрической неисправностью. Его основная цель — предотвратить накопление статического электричества и защитить от скачков напряжения, вызванных ударами молнии или переключением поблизости. Накопление статического электричества, вызванное, например, трением, например, когда ветер дует на радиомачту , рассеивается на Землю. В случае перенапряжения грозовой разрядник , ограничитель перенапряжения или УЗИП отведут избыточный ток на землю до того, как он достигнет прибора.

Системное заземление также позволяет обеспечить уравнивание потенциалов всех металлических конструкций для предотвращения разницы потенциалов между ними. Наличие Земли в качестве общей контрольной точки также ограничивает разность потенциалов электрической системы напряжением питания.

Заземление оборудования

Заземление оборудования служит цели электробезопасности при электрическом замыкании. Его основная цель – предотвратить повреждение оборудования и риск поражения электрическим током. С технической точки зрения этот тип заземления не является заземлением. Когда ток течет от линейного проводника к заземляющему проводу, как в случае, когда линейный провод соприкасается с заземленной поверхностью в приборе класса I , устройство автоматического отключения питания (ADS), такое как автоматический выключатель или УЗО, сработает. автоматически разомкните цепь, чтобы устранить неисправность.

Функциональное заземление

Функциональное заземление служит не только для электробезопасности, но и для других целей. Примеры целей включают фильтрацию электромагнитных помех (ЭМП) в фильтре ЭМП и использование земли в качестве обратного пути в однопроводной системе распределения с заземлением.

Низковольтные системы

В низковольтных сетях , распределяющих электроэнергию среди самого широкого класса конечных потребителей, основной задачей при проектировании систем заземления является безопасность потребителей, пользующихся электроприборами, и их защита от поражения электрическим током. Система заземления в сочетании с защитными устройствами, такими как предохранители и устройства защитного отключения, должна в конечном итоге гарантировать, что человек не вступит в контакт с металлическим предметом, потенциал которого относительно потенциала человека превышает безопасный порог, обычно установленный на уровне около 50 В. .

В большинстве развитых стран розетки на 220, 230 или 240 В с заземленными контактами были введены незадолго до или вскоре после Второй мировой войны, хотя и со значительными национальными различиями. Однако в США и Канаде, где напряжение питания составляет всего 120 В, розетки, установленные до середины 1960-х годов, обычно не имели заземляющего контакта. В развивающихся странах местная практика проводки может обеспечивать или не обеспечивать заземление.

В электрических сетях низкого напряжения с фазным напряжением от 240 до 690 В, которые в основном используются в промышленности, горнодобывающем оборудовании и машинах, а не в общедоступных сетях, конструкция системы заземления с точки зрения безопасности столь же важна, как и для бытовых сетей. пользователи.

С 1947 по 1996 год для плит (включая отдельные варочные панели и духовки) и с 1953 по 1996 год для сушилок для одежды Национальный электротехнический кодекс США разрешал использовать нейтральный провод питания в качестве заземления корпуса оборудования, если цепь возникла на главной сервисной панели. . Это было разрешено для подключаемого и постоянно подключенного оборудования. Обычный дисбаланс в цепи приведет к созданию небольшого напряжения заземления оборудования, выход из строя нейтрального проводника или соединений позволит оборудованию перейти на полные 120 Вольт к земле, что представляет собой легко смертельную ситуацию. Издания NEC 1996 года и более поздние больше не допускают такой практики. По тем же причинам в большинстве стран сейчас введены специальные соединения защитного заземления в потребительской проводке, которые теперь стали почти универсальными. В распределительных сетях, где соединений меньше и они менее уязвимы, во многих странах разрешается использовать общий проводник для земли и нейтрали.

Если путь повреждения между случайно оказавшимися под напряжением объектами и источником питания имеет низкий импеданс, ток повреждения будет настолько велик, что устройство защиты от перегрузки по току (предохранитель или автоматический выключатель) разомкнется, чтобы устранить замыкание на землю. Если система заземления не обеспечивает металлический проводник с низким сопротивлением между корпусами оборудования и обратным проводом питания (например, в системе ТТ с раздельным заземлением), токи повреждения меньше и не обязательно приводят в действие устройство защиты от перегрузки по току. В этом случае устанавливается устройство защитного отключения, которое обнаруживает утечку тока на землю и прерывает цепь.

Терминология МЭК

Международный стандарт IEC 60364 различает три семейства устройств заземления с использованием двухбуквенных кодов TN , TT и IT .

Первая буква обозначает соединение земли с оборудованием электропитания (генератором или трансформатором):

«Т» — Прямое соединение точки с землей (лат. terra).

«Я» — ни одна точка не связана с землей (лат. īnsulātum), за исключением, возможно, высокого сопротивления.

Вторая буква указывает на соединение между землей или сетью и питаемым электрическим устройством:

«T» — Заземление осуществляется посредством местного прямого подключения к земле (лат. terra), обычно через заземляющий стержень.

«N» — заземление осуществляется от сети электроснабжения либо отдельно к нейтральному проводу (TN-S), либо совместно с нулевым проводом (TN-C), либо к обоим (TN-CS). Они обсуждаются ниже.

Типы сетей TN

TN-S : отдельные провода защитного заземления (PE) и нейтрали (N) от трансформатора к потребляющему устройству, которые не соединяются вместе ни в одной точке после распределительной точки здания.

TN-C : объединенный провод PE и N на всем пути от трансформатора до устройства потребления.

TN-CS : комбинированный PEN-проводник от трансформатора до распределительной точки здания, но отдельные проводники PE и N в фиксированной внутренней проводке и гибких шнурах питания.

В системе заземления TN одна из точек генератора или трансформатора соединена с землей, обычно это точка звезды в трехфазной системе. Корпус электрического устройства соединен с землей через это заземление на трансформаторе. Такое расположение является действующим стандартом для бытовых и промышленных электросистем, особенно в Европе.

Проводник, соединяющий открытые металлические части электроустановки потребителя, называется защитным заземлением ( PE ; см. также: Заземление ). Проводник, который соединяется с точкой звезды в трехфазной системе или по которому протекает обратный ток в однофазной системе, называется нейтралью ( N ). Выделяют три варианта систем TN:

ТН-С

PE и N — отдельные проводники, которые соединяются между собой только вблизи источника питания.

ТН-С

Комбинированный PEN-проводник выполняет функции как PE-проводника, так и N-проводника. (в системах 230/400 В, обычно используемых только в распределительных сетях)

TN-C-S

Часть системы использует комбинированный PEN-проводник, который в какой-то момент разделяется на отдельные линии PE и N. Комбинированный PEN-проводник обычно располагается между подстанцией и точкой входа в здание, а земля и нейтраль разделены в сервисной головке. В Великобритании эта система также известна как множественное защитное заземление (PME) из-за практики подключения комбинированного проводника нейтрали и заземления по кратчайшему практически возможному маршруту к местным заземляющим стержням у источника и через определенные промежутки времени вдоль распределительных сетей. к каждому помещению, чтобы обеспечить как заземление системы, так и заземление оборудования в каждом из этих мест. Подобные системы в Австралии и Новой Зеландии обозначаются как многозаземленная нейтраль (MEN) , а в Северной Америке - как многозаземленная нейтраль (MGN) .

Можно использовать источники питания TN-S и TN-CS от одного и того же трансформатора. Например, оболочки некоторых подземных кабелей корродируют и перестают обеспечивать хорошее заземление, поэтому дома, в которых обнаружено «плохое заземление» с высоким сопротивлением, могут быть преобразованы в TN-CS. Это возможно только в сети, когда нейтраль достаточно устойчива к сбоям, а преобразование не всегда возможно. PEN должен быть соответствующим образом усилен на случай отказа, поскольку PEN с разомкнутой цепью может подавать полное фазовое напряжение на любой оголенный металл, подключенный к заземлению системы после разрыва. Альтернативой является обеспечение местного заземления и преобразование в ТТ. Основная привлекательность сети TN заключается в том, что заземляющий путь с низким импедансом обеспечивает легкое автоматическое отключение (ADS) в сильноточной цепи в случае замыкания между линией и PE, поскольку один и тот же выключатель или предохранитель будет работать как для LN, так и для L-. замыкания на землю, и УЗО не требуется для обнаружения замыканий на землю.

сеть ТТ

Система заземления ТТ ) (французский: terre-terre

В системе заземления ТТ (лат. terra-terra) защитное заземление потребителя обеспечивается местным заземляющим электродом (иногда называемым соединением Terra-Firma), а на генераторе имеется еще один независимо установленный электрод. Между ними нет «заземляющего провода». Импеданс контура повреждения выше, и, если сопротивление электрода действительно не очень низкое, установка TT всегда должна иметь УЗО (GFCI) в качестве первого изолятора.

Большим преимуществом системы заземления ТТ является снижение кондуктивных помех от подключенного оборудования других пользователей. ТТ всегда был предпочтительнее для специальных применений, таких как телекоммуникационные объекты, где требуется помехозащищенное заземление. Также сети ТТ не несут серьезных рисков в случае обрыва нейтрали. Кроме того, в местах, где электроэнергия распределяется над головой, заземляющие проводники не подвергаются риску оказаться под напряжением, если какой-либо воздушный распределительный проводник будет сломан, скажем, упавшим деревом или веткой.

В эпоху, предшествовавшую УЗО , система заземления ТТ была непривлекательна для общего использования из-за сложности организации надежного автоматического отключения (ADS) в случае замыкания между линией и защитным заземлением (по сравнению с системами TN, где тот же выключатель или предохранитель сработает при неисправностях LN или L-PE). Но поскольку устройства защитного отключения смягчают этот недостаток, система заземления ТТ стала гораздо более привлекательной при условии, что все силовые цепи переменного тока защищены УЗО. В некоторых странах (например, в Великобритании) ТТ рекомендуется в ситуациях, когда эквипотенциальную зону с низким импедансом нецелесообразно поддерживать путем соединения, где имеется значительная наружная проводка, например, для источников питания в передвижных домах и некоторых сельскохозяйственных объектах, или где высокая неисправность течение может представлять и другие опасности, например, на складах топлива или пристанях для яхт.

Система заземления ТТ используется по всей Японии с устройствами УЗО в большинстве промышленных предприятий и даже дома. Это может налагать дополнительные требования на преобразователи частоты и импульсные источники питания , которые часто имеют мощные фильтры, пропускающие высокочастотный шум к заземляющему проводнику.

ИТ-сеть

( Система заземления IT французский: isolé-terre)

В сети IT (изолированная земля) электрическая распределительная система вообще не имеет заземления или имеет только соединение с очень высоким импедансом .

Сравнение

	ТТ	ЭТО	ТН-С	ТН-С	ТН-КС
Сопротивление контура замыкания на землю	Высокий	Самый высокий	Низкий	Низкий	Низкий
УЗО предпочтительнее?	Да	Да	Необязательный	Нет	Необязательный
Нужен заземляющий электрод на объекте?	Да	Да	Нет	Нет	Необязательный
Стоимость PE-проводника	Низкий	Низкий	Самый высокий	Наименее	Высокий
Риск поломки PEN-проводника	Нет	Нет	Высокий	Самый высокий	Высокий
Безопасность	Безопасный	Менее безопасно	Самый безопасный	Наименее безопасный	Безопасный
Электромагнитные помехи	Наименее	Наименее	Низкий	Высокий	Низкий
Риски безопасности	Высокий импеданс контура (ступенчатое напряжение)	Двойная ошибка, перенапряжение	Сломанный PE	Сломанная РУЧКА	Сломанная РУЧКА
Преимущества	Безопасный и надежный	Непрерывность работы, стоимость	Самый безопасный	Расходы	Безопасность и стоимость

Другая терминология

В то время как национальные правила электромонтажа зданий во многих странах соответствуют терминологии IEC 60364 , в Северной Америке (США и Канада) термин «проводник заземления оборудования» относится к заземлению оборудования и заземляющим проводам в ответвленных цепях, а также к «проводнику заземляющего электрода». используется для проводников, соединяющих заземляющий стержень, электрод или подобное с сервисной панелью. «Локальный» заземляющий электрод обеспечивает «заземление системы». в каждом здании, где он установлен.

«Заземленный» токоведущий проводник является «нейтралью» системы. В стандартах Австралии и Новой Зеландии используется модифицированное защитное многократное заземление (PME). ) система, называемая многозаземленной нейтралью (MEN). Нейтраль заземляется в каждой точке обслуживания потребителей, тем самым эффективно сводя разность потенциалов нейтрали к нулю по всей длине линий низкого напряжения . В терминологии IEC 60364 это называется TN-CS. В Северной Америке используется термин «система с многозаземленной нейтралью» (MGN).

В Великобритании и некоторых странах Содружества термин «PNE», означающий «фаза-нейтраль-земля», используется для обозначения того, что используются три (или более для неоднофазных соединений) проводника, то есть PN-S.

Заземленная через сопротивление нейтраль (Индия)

В соответствии с Постановлениями Центрального управления электроэнергетики в Индии для горнодобывающей промышленности используется система заземления с сопротивлением. Вместо жесткого соединения нейтрали с землей используется резистор заземления нейтрали (NGR) для ограничения тока на землю до уровня менее 750 мА. Из-за ограничения тока короткого замыкания это безопаснее для загазованных шахт. Поскольку утечка на землю ограничена, устройства защиты от утечки могут быть настроены на ток менее 750 мА. Для сравнения, в глухозаземленной системе ток замыкания на землю может быть равен доступному току короткого замыкания.

Заземляющий резистор нейтрали контролируется для обнаружения разрыва заземления и отключения питания в случае обнаружения неисправности.

Защита от утечки на землю

Чтобы избежать случайного удара током, в источнике используются схемы измерения тока для изоляции питания, когда ток утечки превышает определенный предел. устройства защитного отключения Для этой цели используются (УЗО, ВДТ или GFCI). Ранее автоматический выключатель утечки на землю использовался . В промышленности реле утечки на землю используются с отдельными трансформаторами тока с симметричным сердечником. Эта защита работает в диапазоне миллиампер и может быть установлена ​​от 30 мА до 3000 мА.

Проверка соединения с землей

От системы распределения/питания оборудования в дополнение к проводу заземления проложен отдельный контрольный провод для контроля целостности провода. Используется в висячих кабелях горнодобывающей техники. Если заземляющий провод оборван, контрольный провод позволяет сенсорному устройству на стороне источника отключить питание машины. Этот тип цепи является обязательным для портативного тяжелого электрического оборудования (например, LHD (погрузочно-транспортная машина) ), используемого в подземных шахтах.

Характеристики

Расходы

• Сети TN экономят затраты на низкоомное заземление на месте каждого потребителя. Такое соединение (заглубленная металлическая конструкция) необходимо для обеспечения защитного заземления в системах IT и TT.
• Сети TN-C позволяют сэкономить на дополнительном проводнике, необходимом для отдельных соединений N и PE. Однако для снижения риска повреждения нейтрали необходимы специальные типы кабелей и множество соединений с землей.
• Сети ТТ требуют надлежащей защиты УЗО (прерыватель замыкания на землю).

Безопасность

• В TN повреждение изоляции с большой вероятностью приведет к высокому току короткого замыкания, который приведет к срабатыванию автоматического выключателя сверхтока или предохранителя и отключению L-проводников. В системах TT сопротивление контура замыкания на землю может быть слишком высоким для этого или слишком высоким для того, чтобы сделать это в течение необходимого времени, поэтому обычно используется УЗО (ранее ELCB). В более ранних установках TT может отсутствовать эта важная функция безопасности, что позволяет CPC (защитный проводник цепи или PE) и, возможно, связанным с ним металлическим частям в пределах досягаемости людей (открытые проводящие части и посторонние проводящие части) оставаться под напряжением в течение длительного времени при неисправности. условиях, что представляет реальную опасность.
• В системах TN-S и TT (а также в TN-CS за точкой разветвления) для дополнительной защиты может использоваться устройство защитного отключения. При отсутствии какого-либо нарушения изоляции в потребительском устройстве уравнение I _L1 + I _L2 + I _L3 + I _N = 0 выполняется, и УЗО может отключить питание, как только эта сумма достигнет порогового значения (обычно 10 мА – 500 мА). мА). Нарушение изоляции между L или N и PE с высокой вероятностью вызовет срабатывание УЗО.
• В сетях IT и TN-C устройства защитного отключения с гораздо меньшей вероятностью обнаруживают нарушение изоляции. В системе TN-C они также будут очень уязвимы к нежелательному срабатыванию при контакте между заземляющими проводниками цепей разных УЗО или с реальной землей, что делает их использование непрактичным. Кроме того, УЗО обычно изолируют нейтральную жилу. Поскольку делать это в системе TN-C небезопасно, УЗО в TN-C следует подключать только так, чтобы прерывать линейный провод.
• В несимметричных однофазных системах, где земля и нейтраль совмещены (TN-C, и часть систем TN-CS, в которой используется совмещенный сердечник нейтрали и заземления), если имеется проблема с контактом в PEN-проводнике, то все части системы заземления за пределами разрыва поднимутся до потенциала L-проводника. В несбалансированной многофазной системе потенциал системы заземления будет приближаться к потенциалу наиболее нагруженного линейного проводника. Такое повышение потенциала нейтрали за пределы разрыва известно как нейтральная инверсия . Поэтому соединения TN-C не должны проходить через разъемы или гибкие кабели, где вероятность возникновения проблем с контактами выше, чем при фиксированной проводке. Также существует риск повреждения кабеля, который можно снизить за счет использования концентрической конструкции кабеля и нескольких заземляющих электродов. Из-за (небольшого) риска потери нейтрали, повышающего потенциал «заземленных» металлических конструкций до опасного потенциала, в сочетании с повышенным риском поражения электрическим током из-за близости к хорошему контакту с настоящим заземлением, использование источников питания TN-CS запрещено в Великобритании для для караванных площадок и берегового питания лодок, а также категорически не рекомендуется использовать на фермах и открытых строительных площадках, в таких случаях рекомендуется всю наружную проводку выполнять ТТ с УЗО и отдельным заземлителем.
• В IT-системах единичное повреждение изоляции вряд ли приведет к прохождению опасных токов через тело человека, находящееся в контакте с землей, поскольку не существует цепи с низким импедансом, по которой мог бы протекать такой ток. Однако первое повреждение изоляции может эффективно превратить IT-систему в систему TN, а второе повреждение изоляции может привести к возникновению опасных токов в организме. Хуже того, в многофазной системе, если один из линейных проводников коснется земли, это приведет к тому, что на других фазных сердечниках напряжение поднимется до фазно-фазного напряжения относительно земли, а не до фазно-нейтрального напряжения. ИТ-системы также испытывают большие переходные перенапряжения, чем другие системы.
• В системах TN-C и TN-CS любое соединение между комбинированным сердечником нейтрали и земли и телом земли может в конечном итоге проводить значительный ток в нормальных условиях и может проводить еще больший ток при нарушении нейтрали. Следовательно, размеры основных проводников уравнивания потенциалов должны учитывать это; использование TN-CS нецелесообразно в таких ситуациях, как заправочные станции, где имеется большое количество заглубленных металлических конструкций и взрывоопасные газы.

Электромагнитная совместимость

• В системах ТН-С и ТТ потребитель имеет малошумящее соединение с землей, которое не страдает от напряжения, возникающего на N-проводнике вследствие обратных токов и сопротивления этого проводника. Это имеет особое значение для некоторых типов телекоммуникационного и измерительного оборудования.
• В системах ТТ каждый потребитель имеет собственное заземление и не замечает никаких токов, которые могут быть вызваны другими потребителями на общей линии заземления.

Правила

• США В Национальных электротехнических правилах и Электротехнических нормах и правилах Канады для питания распределительного трансформатора используется комбинированный нейтральный и заземляющий проводник, но внутри конструкции используются отдельные нейтральный и заземляющий проводники (TN-CS). Нейтраль должна быть подключена к земле только на стороне питания разъединителя заказчика.
• В Аргентине , Франции (TT) и Австралии (TN-CS) клиенты должны обеспечить собственное заземление.
• Приборы в Японии должны соответствовать закону PSE , а в большинстве установок в проводке зданий используется заземление TT.
• В Австралии используется система заземления с многократной заземленной нейтралью (MEN), которая описана в разделе 5 стандарта AS/NZS 3000. Для потребителя низкого напряжения это система TN-C от трансформатора на улице до помещения ( нейтраль заземлена несколько раз вдоль этого сегмента), а также систему TN-S внутри установки, от главного распределительного щита вниз. В целом это система TN-CS.
• В Дании регулирование высокого напряжения (Stærkstrømsbekendtgørelsen) и в Постановлении об электричестве 1994 года в Малайзии говорится, что все потребители должны использовать заземление TT, хотя в редких случаях может быть разрешено использование TN-CS (используется так же, как в Соединенных Штатах). В крупных компаниях правила другие.
• В Индии в соответствии с правилами Центрального управления электроэнергетики CEAR, 2010 г., правило 41, предусмотрен заземляющий, нейтральный провод 3-фазной 4-проводной системы и дополнительный третий провод 2-фазной 3-проводной системы. Заземление должно выполняться с помощью двух отдельных соединений. Система заземления также должна иметь как минимум две или более ям для заземления (электродов), чтобы лучше обеспечить правильное заземление. Согласно правилу 42, установка с подключенной нагрузкой выше 5 кВт, превышающей 250 В, должна иметь подходящее устройство защиты от утечки на землю для изоляции нагрузки в случае замыкания на землю или утечки.

Примеры применения

• В тех районах Великобритании, где преобладают подземные силовые кабели, широко распространена система TN-S.
• В Индии поставки LT обычно осуществляются через систему TN-S. Нейтраль имеет двойное заземление на каждом распределительном трансформаторе. На воздушных распределительных линиях нейтральные и заземляющие проводники прокладываются отдельно. Для заземления используются отдельные жилы ВЛ и броня кабелей. Дополнительные заземляющие электроды/ямки устанавливаются на каждом конце пользователя для обеспечения резервного пути к земле.
• Большинство современных домов в Европе имеют систему заземления TN-CS. Комбинированная нейтраль и земля возникает между ближайшей трансформаторной подстанцией и сервисным отключением (предохранитель перед счетчиком). После этого во всей внутренней проводке используются отдельные жилы земли и нейтрали.
• Старые городские и пригородные дома в Великобритании, как правило, оснащены источниками питания TN-S, при этом заземление осуществляется через свинцовую оболочку подземного бумажно-свинцового кабеля.
• IT-система с напряжением 230 В между фазами довольно широко используется в Норвегии . По оценкам, 70% всех домохозяйств подключены к электросети через ИТ-систему. Однако новые жилые районы в основном строятся с использованием TN-CS, что во многом обусловлено тем фактом, что трехфазные продукты для потребительского рынка, такие как зарядные станции для электромобилей, разрабатываются для европейского рынка, где системы TN с напряжением 400 В между фазы преобладают.
• В некоторых старых домах, особенно построенных до изобретения автоматических выключателей остаточного тока и проводных домашних сетей, используется внутренняя схема TN-C. Это больше не рекомендуется.
• Лабораторные помещения, медицинские учреждения, строительные площадки, ремонтные мастерские, передвижные электроустановки и другие помещения, питающиеся от двигателей-генераторов , где существует повышенный риск нарушений изоляции, часто используют устройство заземления IT, питаемое от изолирующих трансформаторов . Чтобы смягчить проблемы с двумя неисправностями в ИТ-системах, каждый изолирующий трансформатор должен питать лишь небольшое количество нагрузок и быть защищен устройством контроля изоляции (из-за стоимости обычно используется только в медицинских, железнодорожных или военных ИТ-системах).
• В отдаленных районах, где стоимость дополнительного PE-проводника превышает стоимость местного заземления, в некоторых странах обычно используются сети TT, особенно в старых объектах недвижимости или в сельской местности, где в противном случае безопасность может оказаться под угрозой из-за разрыва заземления. верхний PE-проводник, скажем, через упавшую ветку дерева. Поставки TT на отдельные объекты также наблюдаются в основном в системах TN-CS, где отдельный объект считается непригодным для поставок TN-CS.
• В Австралии , Новой Зеландии и Израиле используется система TN-CS; однако правила электропроводки гласят, что, кроме того, каждый клиент должен обеспечить отдельное подключение к земле через специальный заземляющий электрод. (Любые металлические водопроводные трубы, входящие в помещения потребителя, также должны быть «подключены» к точке заземления на распределительном щите/панели.) В Австралии и Новой Зеландии соединение между шиной защитного заземления и нейтральной шиной на главном распределительном щите/панели называется многозаземленной нейтралью или MEN Link. Это звено MEN можно снять в целях проверки установки, но во время нормальной эксплуатации оно соединяется либо с помощью системы блокировки (например, контргаек), либо с помощью двух или более винтов. В системе MEN целостность нейтрали имеет первостепенное значение. В Австралии новые установки также должны соединить бетонную арматуру фундамента во влажных помещениях с проводником защитного заземления (AS3000), обычно увеличивая размер заземления (т. е. уменьшая сопротивление) и обеспечивая эквипотенциальную плоскость в таких местах, как ванные комнаты. В старых установках нередко можно найти только соединение водопроводной трубы, и его можно оставить в таком виде, но при выполнении каких-либо работ по модернизации необходимо установить дополнительный заземляющий электрод. Входящий защитный заземляющий/нейтральный провод подключается к нейтральной шине (расположенной на стороне потребителя от нейтрального подключения счетчика электроэнергии), которая затем соединяется через линию MEN потребителя с заземляющей шиной – за этой точкой находятся защитное заземление и нейтральный проводник. являются отдельными.

Высоковольтные системы

Моделирование многократного заземления в одном слое грунта

В сетях высокого напряжения (выше 1 кВ), которые гораздо менее доступны для населения, при проектировании системы заземления основное внимание уделяется не безопасности, а больше надежности электроснабжения, надежности защиты и воздействию на оборудование при наличии короткое замыкание. Выбор системы заземления существенно влияет только на величину коротких замыканий между фазой и землей, которые являются наиболее распространенными, поскольку путь тока в основном замыкается через землю. Трехфазные силовые трансформаторы высокого и среднего напряжения , расположенные на распределительных подстанциях , являются наиболее распространенным источником питания распределительных сетей, и тип заземления их нейтрали определяет систему заземления.

Существует пять типов заземления нейтрали:

• Заземленная нейтраль
• Незаземленная нейтраль
• Заземленная через сопротивление нейтраль
  • Низкоомное заземление
  • Высокоомное заземление
• Реактивно-заземленная нейтраль
• Использование заземляющих трансформаторов (например, зигзагообразного трансформатора )

Заземленная нейтраль

В глухой или напрямую заземленной нейтрали нейтраль трансформатора напрямую соединена с землей. В этом решении предусмотрен низкоомный путь замыкания токов замыкания на землю и, как следствие, их величины сравнимы с токами трехфазного замыкания. Поскольку нейтраль остается под потенциалом, близким к земле, напряжения в незатронутых фазах остаются на уровнях, аналогичных доаварийным; по этой причине эта система регулярно используется в высокого напряжения сетях передачи , где затраты на изоляцию высоки.

Заземленная через сопротивление нейтраль

Для ограничения короткого замыкания на землю между нейтралью нейтральной точки трансформатора и землей добавляется дополнительный резистор заземления нейтрали (NER).

Низкоомное заземление

При низком сопротивлении предел тока повреждения относительно высок. В Индии ток ограничен 50 А для открытых карьеров в соответствии с Постановлениями Центрального управления электроэнергетики , CEAR, 2010, правило 100.

Высокоомное заземление

Система заземления с высоким сопротивлением заземляет нейтраль через сопротивление, которое ограничивает ток замыкания на землю до значения, равного или немного превышающего емкостной зарядный ток этой системы.

Незаземленная нейтраль

В незаземленной , изолированной или плавающей нейтральной системе, как и в системе IT, нет прямого соединения звезды (или любой другой точки в сети) и земли. В результате токи замыкания на землю не имеют пути замыкания и поэтому имеют пренебрежимо малую величину. Однако на практике ток повреждения не будет равен нулю: проводники в цепи, особенно подземные кабели, имеют собственную емкость по отношению к земле, что обеспечивает путь с относительно высоким импедансом.

Системы с изолированной нейтралью могут продолжать работу и обеспечивать бесперебойное питание даже при замыкании на землю. Однако при наличии замыкания потенциал двух других фаз относительно земли достигает ${\sqrt {3}}$ нормального рабочего напряжения, создающего дополнительную нагрузку на изоляцию ; нарушения изоляции могут вызвать дополнительные замыкания на землю в системе, теперь с гораздо более высокими токами.

Наличие непрерывного замыкания на землю может представлять значительную угрозу безопасности: если ток превышает 4–5 А, возникает электрическая дуга , которая может поддерживаться даже после устранения замыкания. По этой причине они в основном ограничиваются подземными и подводными сетями, а также промышленными применениями, где потребность в надежности высока, а вероятность контакта с человеком относительно низка. В городских распределительных сетях с несколькими подземными фидерами емкостной ток может достигать нескольких десятков ампер, что представляет значительную опасность для оборудования.

Преимущество низкого тока повреждения и продолжения работы системы после этого компенсируется присущим ему недостатком, заключающимся в том, что место повреждения трудно обнаружить.

Заземляющие стержни

Согласно стандартам IEEE, заземляющие стержни изготавливаются из таких материалов, как медь и сталь . Для выбора заземляющего стержня существует несколько критериев выбора, таких как: коррозионная стойкость, диаметр в зависимости от тока повреждения , проводимость и другие. Существует несколько типов, полученных из меди и стали: медные, из нержавеющей стали, твердой меди, оцинкованной стали. В последние десятилетия были разработаны химические заземлители для низкоомных заземлений, содержащих природные электролитические соли. и заземляющие стержни из наноуглеродного волокна.

Разъемы заземления

Разъемы заземления

Соединители для заземляющей установки являются средством связи между различными составными частями заземляющих и молниезащитных установок (заземлителями, заземлителями, токоподводами, шинами и т.п.).

В установках высокого напряжения экзотермическая сварка для подземных соединений применяется .

Сопротивление почвы

Вертикальное напряжение почвы

Сопротивление почвы является основным аспектом при проектировании и расчете системы заземления/установки заземления. Его сопротивление определяет эффективность отвода нежелательных токов к нулевому потенциалу (земле). Сопротивление геологического материала зависит от нескольких компонентов: наличия металлических руд, температуры геологического слоя, наличия археологических или структурных особенностей, наличия растворенных солей и примесей, пористости и проницаемости. Существует несколько основных методов измерения сопротивления грунта. Измерение проводят двумя, тремя или четырьмя электродами. Методы измерения: полюс-полюс, диполь-диполь, полюс-диполь, метод Веннера и метод Шлюмберже.

См. также

• Электропроводка
• Земля и нейтраль
• Удельное сопротивление почвы

Ссылки

Общий

• МЭК 60364-1: Электроустановки зданий. Часть 1: Основные принципы, оценка общих характеристик, определения. Международная электротехническая комиссия , Женева.
• Джон Уитфилд: Руководство для электриков по 16-му изданию правил IEE, раздел 5.2: Системы заземления , 5-е издание.
• Джефф Кроншоу: Заземление: ответы на ваши вопросы . Вопросы проводки IEE, осень 2005 г.
• Образовательный центр ЕС по системам заземления Leonardo ENERGY: Ресурсы систем заземления
• Дмитрий Макаров: Что такое система заземления TN-CS? Определение, значение, диаграммы .