Классификация систем заземления
Втручання до будь-якої електричної мережі вимагає від майстра не тільки теоретичних знань та практичних навичок, але й достатньої інформованості про будову живильного ланцюга у конкретному місці. Значна увага при цьому приділяється типу системи підключення до захисного заземлення, оскільки від нього залежить, яким чином слід комутувати різні вузли та захисну автоматику. Сьогодні ми поговоримо про те, якими бувають системи заземлення та у чому між ними відмінності, а також розглянемо їхні переваги та недоліки з різних боків.
Загальновідомо, що для роботи будь-якого електричного приладу буде досить приєднати до нього фазний та нульовий провідники. Однак обмежуватися тільки ними не завжди безпечно, і тому були винайдені різні схеми підключення заземлювального контуру, які дозволяють знизити небезпеку ураження струмом для людей, що проживають у будинку. Таким чином третій провідник візьме на себе небезпечний потенціал у разі аварії, але як саме це має статися? Розгляньмо можливі варіанти.
Способи підключення
Найбанальніший режим роботи – взагалі без заземлення. Цей спосіб чреватий тим, що при пошкодженні фазної жили та її попаданні на корпус електроприладу останній опиняється під напругою. Якщо у квартирі не встановлена диференційна автоматика, витік струму не буде виявлений ані відразу після перенесення потенціалу на інший об'єкт, ані при дотику людини. Такий варіант можна назвати одним з найгірших через найбільш серйозні наслідки, оскільки автоматика розмикання відсутня, а це означає, що за несприятливого збігу обставин мешканці можуть тривалий час перебувати під напругою. Сьогодні ми не будемо занадто детально аналізувати цей варіант, а відразу перейдемо до тих схем підключення, які усе ж припускають наявність заземлювального проводу.
Усього таких систем три: TN (у вигляді трьох модифікацій TN-C, TN-S та TN-CS), TT, а також IT. Далі ми розглянемо їх усе по порядку, але спочатку слід дати пояснення буквам, що входять до абревіатур, щоб читачам легше було орієнтуватися у поняттях. Міжнародна електротехнічна комісія (МЕК) використовує у якості позначень слова французькою мовою та їхнє латинське коріння. Розшифрувати інформацію можна у такий спосіб.
- Буква «T» походить від слова «Terrе», що означає «земля», тобто, означає, що певна ділянка ланцюга є заземленим.
- Буква «N» походить від слова «Neutre» – тобто, «нейтраль», вказуючи на наявність нейтрального провідника, приєднаного до ланцюга певним чином, який визначається третьою буквою.
- Буква «С» узята від слова «Confondu», тобто «поєднаний», що вказує на структуру нейтрального провідника.
- Буква «S» походить від «Separe», що означає «розділений» та вказує на те, що нейтраль розділена на два провідника.
- Буква «I» походить від «Isole» – тобто «ізольований», що може означати як безпосередню ізоляцію нейтрали, так і її зв'язок із землею через дуже великий опір.
- Абревіатура «PE» узята з англійської мови, де вона буквально розшифровується як «Protective Earth», тобто фактично означає дріт захисного заземлення.
За різними комбінаціями з перерахованих вище літер і ховається цсе різноманіття схем підключення електричних ланцюгів із заземленням. При цьому порядок букв має значення: на першому місці стоїть позначення способу заземлення джерела живлення, а на другому – заземлення у відкритих провідних частинах електроустановки. На практиці останньому аспекту приділяється не дуже багато уваги, тому що це не чинить істотного впливу на принцип компонування вузлів у розподільних щитках квартир, однак на виробництві даний момент усе ж може мати значення.
Системи сімейства TN найбільш поширені на території країн колишнього Радянського Союзу. У загальному випадку це, виходячи з абревіатури, мережі з глухозаземленою нейтраллю джерела, у яких струмопровідні ділянки комутовано нульовими захисними провідниками. Страшне поняття «глухозаземлена» означає лише те, що на найближчій трансформаторній підстанції нейтральний дріт (він же – нульова жила, у звичній більшості термінології) приєднується безпосередньо до контуру заземлення, тобто має найкращу якість заземлення з найкоротшим шляхом до ґрунту.
Система TN-C вважається найдавнішою з усіх. Як можна зрозуміти з позначення, тут нульовий захисний та нульовий робочий провідники на усьому протязі магістральної лінії поєднані, тобто, виконано глобальне занулення. Позначається такий загальний дріт абревіатурою PEN, що прямо вказує на його комбіновану природу. Сьогодні система TN-C зустрічається зазвичай у тому житловому фонді, де багато років не здійснювалася взагалі жодна реконструкція електромереж та до сих пір експлуатуються кабелі від забудовника. У сучасних реаліях її прийнято міняти на будь-яку з більш прогресивних схем підключення (зазвичай на TN-CS), щоб підвищити загальну безпеку житла. Моральне старіння такої системи безсумнівно, а тому вона продовжує існувати тільки у рамках мереж, які не пройшли модернізацію, та проводки у громадських місцях. Наприклад, за TN-C комунальники усе ще нерідко підключають під'їзні щитки, освітлення прибудинкової території та вуличні ліхтарні стовпи. У більш сучасних будинках з двохдротовими комунікаціями TN-C може утворюватися тільки при навмисному побутовому зануленні системи самими мешканцями (та й то у некоректному вигляді).
Система TN-CS є прямим нащадком TN-C, націленим на підвищення експлуатаційної безпеки електромережі. У даному випадку трансформатор на живильній підстанції оснащений глухозаземленою нейтраллю, від якої відходить комбінований PEN-провідник. Відмінність у даному випадку полягає у тому, що при вході до будівлі кабель поділяється на два: захисний (PE) та нульовий (N). Цей підхід монтажники часто використовують при підключенні багатоповерхівок, здійснюючи з'єднання безпосередньо у головній електричній шафі будівлі – ВРП (вступному розподільчому пристрої). Тут же провідники приєднуються до загальної шини або клемної колодки, забезпечуючи резервний шлях для струму у аварійній ситуації. Цю ж систему припустимо реалізовувати у приватному секторі, де будинки живляться за допомогою повітряної лінії та мають три фази на вході. У однофазній мережі на 220 В поділ на PE та N зазвичай не проводиться, а за необхідності це зробити, місце поділу обирається таким чином, щоб воно повністю відповідало вимогам ПУЕ. Намагатися відтворити TN-CS у побутовій двохдротовій мережі за рахунок поділу нульової жили у квартирному щитку не тільки нерозумно, але й небезпечно! Тому за необхідності реорганізації домашньої енергосистеми завжди краще звертатися до професіоналів.
Систему TN-S називають найбільш прогресивною серед усіх широко застосовуваних у даний час. Вона демонструє максимальну ступінь надійності, але тому та вельми недешева у реалізації. У даному випадку нуль та заземлювальний провідник з'єднуються між собою тільки лише на трансформаторній підстанції та більше ніде не контактують один з одним на усьому своєму протязі. Такий спосіб застосовується у п'ятидротових мережах, де, окрім трьох фаз, до споживачів окремо приходять захисний нуль PE та робочий нуль N. Рідше TN-S обладнають при трьохдротовій системі підключення, коли на одну фазу доводиться відразу два нуля, PE та N. Крім того, для підвищення надійності підключення дріт захисного заземлення часто повторно комутують до локального контуру заземлення, який обладнаний спеціально для цієї будівлі. Незважаючи на складності у первинній збірці, такий тип захисту простіше за усі інші у обслуговуванні та завжди гарантує більш високу надійність. Саме з цих причин нинішні магістральні лінії, як повітряні, так і підземні, використовують саме цю схему.
Система TT у свою чергу є найбільш автономною, серед усіх тут розглянутих. Мережі з такою структурою збираються здебільшого тоді, коли змонтувати інші просто не видається можливим. У даному випадку нейтральний дріт, що йде від трансформаторної підстанції, жодним чином не пов'язаний із заземленням будинку. При цьому власники житла змушені самі обладнати заземлюючий контур та підключати його до своєї системи. Найважливіше обмеження, яке накладається на використання системи TT – це заборона на її експлуатацію без диференційного захисту (ПЗВ або дифавтомату). Уся справа у тому, що сила струму, яка виникає при короткому замиканні струмоведучих елементів та заземленого корпусу приладів, має ризик виявитися недостатньою для відключення звичайного автоматичного вимикача. У іншому ж, така схема анітрохи не гірша за інші.
Система IT на практиці зустрічається не дуже часто, тому що її завжди намагаються звести до інших типів при модифікації. Суть підходу у тому, що нейтральний провідник, всупереч звичаю, взагалі ніяк не пов'язаний із загальною трансформаторною системою. Ізольована нейтраль комутується до заземлення через спеціальний розрядник, який здатен змінювати свій опір: при високому вольтажі він низький, а при низькій напрузі – високий. Така будова дозволяє виключити потрапляння вихідної високої напруги первинної обмотки трансформатора на вторинну, а тому й подальше пошкодження майна у будинках споживачів. За фактом у подібних мережах відсутній і нульовий провідник N, і заземлення PE, і навіть звичайна однофазна напруга як така не має звичної структури. Таким чином, електроприлади підключаються відразу на лінійну напругу 380 В. Слід зазначити, що система IT взагалі зазвичай призначається для господарських будівель, майстерень, виробничих цехів, гаражів та ін. Передбачається, що у таких місцях для роботи обладнання найбільш затребуваними будуть дві або три фази, а корпуси агрегатів у подальшому заземлять через локальний заземлювальний контур будівлі. Безумовно, це не заперечує можливості встановити там і цілком звичайні розетки, адже зробити однофазне живлення з багатофазного досить просто. Так само, як і у попередньому випадку, сила струму КЗ досить мала, а тому диференційний захист завжди є обов'язковою вимогою до таких систем.
Наостанок хотіли б звернути увагу читачів на те, що у сучасній редакції ПУЕ відсутнє поняття нуля у знайомому більшості видхлі. Сьогодні прийнято чітко розділяти нульовий робочий (N) та нульовий захисний (PE) провідники. Перший використовується ВИКЛЮЧНО для передачі електроенергії від джерела до споживчої мережі, й задіяти його у якості захисного, як прямо, так і опосередковано, забороняється. N-жилу прийнято маркувати блакитним або світло-синім кольором у будь-яких ланцюгах та абсолютно незалежно від того, який колір (або кольори) буде мати фаза (або фази). Це одне з двох колірних маркувань, яких завжди неухильно дотримуються. Робочий нуль підключається до ізоляторів у системах ліній електропередач та нарівні з фазою у кінцевому підсумку виводиться до розетки або до контактів патрона світильника. Підключення до корпусу він не повинен мати за жодних обставин.
Нульовий захисний провідник, навпаки, призначається саме для пов'язування корпусів чи інших елементів приладів та агрегатів з контуром заземлення, де б останній не знаходився. Традиційно у якості колірного маркування для нього використовується комбінований жовто-зелений окрас. Він може проходити як рівномірними смугами, так і у вигляді поздовжньої зеленої смуги по жовтій оболонці. Дане забарвлення також є непорушним для усіх електриків. Більш того, щоб уникнути плутанини виробники намагаються у багатожильних дротах та кабелях взагалі не застосовувати ані жовтий, ані зелений провідники – причому часто не тільки разом, але навіть порізно, у сукупності з жилами інших відтінків у межах одного виробу.
