Как выбрать систему заземления для частого дома — разновидности и критерии выбора

Принцип работы заземления по системе TN-C-S

TN-C-S. Это подсистема системы TN-C. В данной системе нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник совмещены только на участке от трансформаторной подстанции до распределительного устройства на вводе в здание. А далее защитный проводник разделяется на нулевой рабочий и нулевой защитный проводник.

В ней без изменений остался кабель, проложенный от трансформаторной подстанции до распределительного щита на вводе в здание. Все остальное подверглось доработкам. PEN проводник, подключенный к своей шине, разделился на две магистрали: РЕ (цвет желто-зеленый) и N (цвет синий). Этот способ на практике электрики именуют «расщеплением».

Он показан на приведенной ниже картинке.

   (Рис. 3) Принципиальная схема расщепления PEN проводника

На (Рис. 3) видно, что кабельный конец PEN проводника от ТП подключен к РЕ шине, которая повторно заземлена. От нее отходят все РЕ проводники в электросхему здания.

   (Рис. 4) Фото расщепления PEN проводника

Шина общего нуля N установлена на изоляторах внутри распределительного щита здания и подключена к шине РЕ двумя перемычками, расположенными по краям. N проводники подключаются к своей шине, а затем уходят от нее дальше в схему.

Правильное выполнение такой схемы исключает потерю контура заземления РЕ проводником при повреждениях нуля или любых манипуляциях с ним как внутри здания, так и на трансформаторной подстанции.

Выбор системы заземления для частного дома

Можно почитать форум , а также статью “”

Для современного частного сектора подходят только две системы заземления ТТ и TN-C-S. Практически весь частный сектор запитывается от трансформаторных подстанций с глухозаземлённой нейтралью и четырёхпроводной ЛЭП (три фазы и PEN, объединённый рабочий и защитный ноль или, иначе говоря, объединённый ноль и земля).

Особенности системы заземления TN-C-S

Согласно п. 1.7.61 ПУЭ  при применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Т.е. проводник PEN на вводе в дом повторно заземляется и делится на PE и N. После этого используется 5 или 3 проводная проводка.

Коммутация PEN и PE строго запрещена (ПУЭ 7.1.21. Во всех случаях в цепях РЕ и РЕN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы). Точка разделения должна стоять до коммутационного прибора. Запрещается разрывать PE и PEN проводники.

 Недостаток системы TN-C-S

при обрыве PEN проводника на корпусах заземлённых электроприборов может оказаться опасное напряжение.

Описание системы TN-C-S – Описание системы TN-C-S только на современных ЛЭП выполненных проводом СИПрекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий,обязательно должны быть выполнены повторные заземления на ЛЭП. 

Согласно п. 1.7.135 ПУЭ когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены начиная с какой-либо точки электроустановки, не допускается объединять их за этой точкой по ходу распределения энергии. В месте разделения PEN-проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины для проводников, соединенные между собой. PEN-проводник питающей линии должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного РЕ-проводника.

Для обеспечения высокого уровня безопасности от поражения электрическим током в системе TN-C-S необходимо использовать устройства защитного отключения (УЗО).

Особенности системы заземления ТТ

Описание системы ТТ – Описание системы ТТ защитный проводник PE заземляется независимо от нулевого рабочего проводника N и запрещена какая-либо связь между ними.

Систему TT рекомендуется применять при неудовлетворительном состоянии питающей воздушной линии электропередач (ВЛ) (старые неизолированные провода ВЛ, отсутствие повторного заземления на опорах).

Замечание

 СП 31-106-2002 “ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ОДНОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ” устанавливает, что электроснабжение жилого дома должно осуществляться от сетей напряжением 380/220 В с системой заземления TN-C-S.

Внутренние цепи должны быть выполнены с раздельными нулевым защитным и нулевым рабочим (нейтральным) проводниками.

Правила монтажа системы ТТ:

1. Установка УЗО на вводе с уставкой 100-300 мА (пожарное УЗО).
2. Установка УЗО с уставкой не более 30 мА (желательно 10 мА – на ванную) на все групповые линии (защита по току утечки от прикосновения к токоведущим частям электрооборудования при появлении неисправностей в электропроводке дома).
3. Нулевой рабочий проводник N не должен соединяться с местным контуром заземления и шиной РЕ.
4. Для защиты электрических приборов от атмосферных перенапряжений необходимо устанавливать ограничители перенапряжения (ОПН) или ограничители импульсных перенапряжений (ОПС или УЗИП).
5. Сопротивление контура заземления Rc должно удовлетворять условию ПУЭ (п. 1.7.59):
   • при УЗО с уставкой в 30 мА сопротивление контура заземления (заземлителя) – не более 1666 Ом;
   • при УЗО с уставкой 100 мА сопротивление контура заземления (заземлителя) – не более 500 Ом. 

Для выполнения вышесказанного условия достаточно будет использовать один вертикальный заземлитель в виде уголка или прутка длиной около 2-2,5 метра. Но я рекомендую выполнить контур более тщательно, забив несколько заземлителей (хуже не будет).

Недостатки системы ТТ:

1. При коротком замыкании фазы на землю на корпусах электроприборов будет опасный потенциал (ток короткого замыкания недостаточен, чтобы сработал автомат защиты, поэтому обязательна установка УЗО – ПУЭ 1.7.59).

Указанный недостаток системы можно нейтрализовать установкой реле контроля напряжения и УЗО (2-х каскадная схема с одним “пожарным” или селективным УЗО на весь дом и несколькими УЗО на всех линиях потребителей).

Указанную 2-х каскадную схему с одним УЗО на 100 мА и 3-я УЗО на 30 мА (на каждую из фаз) я оборудовал и у себя. Эта схема себя оправдала, отключив электроэнергию именно с помощью УЗО, когда я  второпях сунул щупы неверно подключенного мультиметра в розетку.

Описание схемы электроснабжения TN-C-S

Перевод энергоснабжения жилого фонда, с системы TN-C на TN-S в настоящее время не реален, потому что потребует колоссальных затрат на модернизацию. Для обеспечения соответствующих норм электробезопасности оптимальным вариантом будет использование системы TN-C-S, которая является комбинацией TN-C и TN-S.

Смысл ее заключается в том, что от подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) дома или коттеджа электроснабжение осуществляется с использованием одного проводника PEN. В водных распределительных устройствах (ВРУ) подъездов или частных домов, оборудованных повторным заземлением, происходит разделение PEN на нулевой PN и защитный проводник PE.

Согласно схеме предоставленной ниже, при заземлении типа TN-C-S к клеммам потребителей трехфазной нагрузки подводится 4 проводника, 3 из которых являются фазными проводами А, В, С, а четвертый – нейтральным проводом PN.

Защитный провод PE выполнен в виде перемычки между металлическим корпусом электроприбора и заземляющим контуром. Подключение потребителя к однофазной сети осуществляется одним фазным проводом и нейтралью PN с последующим заземлением корпуса выполненного из металла.

Схема разделения проводника PEN в ВРУ:

Очень важно соблюсти необходимую величину сечения перемычки между нулевой шиной PN и шиной заземляющего контура дома. В соответствии с ПУЭ сечение перемычки должно быть:

• для меди – 10 мм2;
• для алюминия – 16 мм2.

Как сделать монтаж контура заземления самостоятельно

Монтаж заземления можно сделать своими руками. Все шаги будут описаны ниже.

Выбираем место

Оно должно находиться в той части участка возле дома, куда не заходит человек без острой необходимости и домашние животные. Контур располагается не ближе 1 м от фундамента постройки. Лучше, если этот участок будет огорожен невысокой изгородью. На земле отмечаются все точки нахождения электродов. Обычно строится правильный, равнобедренный треугольник.

Земляные работы

Вдоль всей разметки копается траншея глубиной 0,5-0,6 м. Аналогичная траншея роется по ходу укладки шины, соединяющей контур с вводным электрошкафом.

Собираем конструкцию

Вначале, согласно схемы вбиваются штыри на заданную глубину (обычно 2-2,5 м). К вершинам стержней приваривается металлосвязь. Одна полоса приваривается к крайнему электроду (вершине треугольника) и укладывается в траншею, идущую к дому.

Ввод в дом

Шина от контура вводится во входной электрощит. На конце сверлится отверстие для болтового соединения. Сюда присоединяется соответствующая жила кабеля. При TN-C-S-системе шина соединяется с шиной-расщепителем.

Проверка и контроль

Контроль проводится путем измерения электрического сопротивления всего контура. Оно не должно превышать нормируемые показатели.

Часто используется простой способ проверки. Присоединяется лампа накаливания мощностью 100-150 Вт – один конец на фазу, второй – на заземление. Четкое сияние ее указывает на качественный монтаж. При тусклом горении необходимо проверить качество стыков. Если лампа не горит, то сборка проведена неправильно.

Watch this video on YouTube

Рекомендации

Осуществить процесс перевода электрооборудования на безопасную схему электропитания для владельцев коттеджей и частных домов не так уж и сложно. Для этого достаточно создать отдельный контур заземления, желательно из современных модульных конструкций.

Жителям многоэтажных домов сложнее правильно решить этот вопрос. Расщепление PEN проводника на две составляющие магистрали — это задача энергоснабжающей организации. Она будет выполнена, но в различные сроки.

К этому моменту во время проведения ремонтов помещений необходимо внутри квартиры заменить старую проводку новой трехжильной и подготовиться к переводу схемы на систему TN-C-S. Выведенный из квартиры PE проводник оставить в готовности к подключению электрикам ЖКХ.

Как сделать заземление — видео

Ниже приведен более бюджетный вариант монтажа заземления. Здесь заземляющие электроды соединяются между собой без резьбы. По утверждениям производителей, прочное соединение достигается благодаря расплющиванию нижнего конца штыря в гнезде. Конечно, здесь возникают вопросы о том, насколько надежен и долговечен такой контакт, но видео достаточно убедительно.

И для любителей консервативных подходов, предлагаем познакомиться с традиционным методом построения заземляющего устройства, с применением нескольких электродов, соединенных между собой с помощью сварки. Вместо прутов арматуры, рекомендуемых в данном видеоматериале, в случае их отсутствия, можно применять другие виды металлического проката: уголки, трубы и т.д. Длину электродов лучше брать побольше, чем они длиннее, тем качественней будет заземление.

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.

Что такое заземление

Фактически, заземление это намеренное (!) соединение частей электроустановки, которые могут проводить ток, с естественным или искусственным заземлителем.

В свою очередь, заземлитель это проводник, имеющий необходимый, поверхностный или глубинный, контакт с землей.

Формально, любой железный прут, вбитый в землю является заземлителем. Фактически, чтобы стать заземлителем, вбитый прут должен иметь нормативное электрическое сопротивление. По норме ПУЭ 7 разд. 1.7.101 это не более 2,4,8 Ом при 660, 380 и 220В (три фазы) и 380, 220 и 127В (одна фаза).

Также по нормативам, в качестве заземлителя могут выступать железные части строения и сооружений электрически связанные с землей. Но опятьтаки, при выполнении определенных условий. А именно: сопротивление должно быть в нормативе, напряжение прикосновение должно быть в нормативе и естественный заземлитель должен быть достаточно надежен, чтобы не разорваться в аварийной ситуации, например, при коротком замыкании.

Система TN и ее подсистемы, их особенности, достоинства, недостатки

Общая особенность системы TN сводится к тому, что нейтраль источника питания имеет глухое заземление (подключено к заземляющему контуру, установленному рядом с подстанцией).

К этому заземлению и подключаются открытые участки электрической проводки посредством нулевых проводников.

Имеющиеся подсистемы как раз и разделяются по способу подключения этих проводников к заземлению.

TN-C.

Система TN-C – один из самых распространенных видов заземления, который на данный момент является уже устаревшим, но часто встречается в домах старых построек.

Она отличается тем, что проводники N и PЕ (рабочий и защитный), объединены в единый по всей системе – PEN-проводник.

Широкое распространение эта система получила благодаря простоте монтажа и экономичности, поскольку не требует укладки и подключения дополнительных проводов. Это и является ее основными достоинствами.

Но в этой системе не предусмотрено отдельное защитное заземление. То есть, на конечной точке электропроводки жилого дома – розетке, оно отсутствует, что значительно понижает безопасность использования электроприборов в жилье.

Присутствующий же в системе PEN-проводник подводится только к электрощитам – вводному и этажному.

Из-за этих конструктивных особенностей при монтаже новых линий электросетей, а также реконструкции, уже существующих запрещено использовать данную систему.

Для повышения безопасности нередко используется зануление, позволяющее бороться с короткими замыканиями, которые могут возникнуть в сети.

Если замыкание произойдет, зануление обеспечит срабатывание автоматических выключателей для обесточивания электросети дома.

TN-S.

В новых постройках система TN-C уже не применяется, для них более предпочтительна система TN-S.

Она характеризуется тем, что рабочий и защитный нулевой проводники – раздельны по всей системе. То есть, проводка включает в себя отдельно N и PE-проводники.

Эта система отличается обеспечением высокой степени безопасности человека и защиты оборудования и электроприборов, поскольку защитное заземление имеют даже конечные точки электросети.

К тому же, в ней не образовываются высокочастотные помехи, которые могут возникать в первой системе во время использования пылесоса, дрели и прочих электроприборов.

К достоинствам этой системы также относится отсутствие надобности в периодической проверке состояния контура заземления.

При этом стоимость прокладки такой системы очень высокая. Обусловлено это тем, что при монтажных работах необходимо укладывать многожильные кабели.

Для однофазной сети кабель должен содержать 3 жилы (фазная, рабочая нулевая N и защитная PE).

А для трехфазной – кабель нужен уже 5-жильный (3 фазных – А, В, С, а также N и РЕ).

Именно высокая стоимость и является основным недостатком этой системы.

TN-C-S.

Последняя подсистема – TN-C-S объединяет в себе конструктивные особенности двух предыдущих систем.

Основное ее отличие заключается в том, что от подстанции на жилой дом идет PEN-проводник. Но на определенном этапе производится его разделение на рабочий N-проводник и защитный РЕ-проводник.

Обычно разделение делается на вводно-распределительном устройстве (ВРУ), то есть, на входе в дом.

При этом после разделения для PE-проводника делается повторное заземление, путем соединения его с заземляющим контуром дома.

После расщепления к квартирным щиткам уже подводится раздельные нулевые проводники, что позволяет создать защитное заземление на конечных точках сети. То есть, получается, что до ВРУ идет система TN-C, а после него – уже TN-S.

Такая система достаточно перспективная у нас, поскольку позволяет быстро и с небольшими затратами модернизировать систему TN-C, тем самым значительно повысив безопасность при использовании бытовыми электроприборами.

Но есть у нее и один недостаток, который сводится к тому, что в случае повреждения PEN-проводника, проводка полностью лишается заземления, что может привести к поражению электрическим током, поскольку корпусы электроприборов могут оказаться под напряжением.

Системы искусственно выполненного заземления

Наиболее распространенным и эффективным  видом  электрозащиты является искусственное заземление. Для того чтобы рассказать о них, сначала дадим расшифровку их буквенной маркировки, являющейся первыми буквами французских слов:

• T – первая буква французского слова «заземление»;
• N – соединение с нейтралью;
• I – изоляция;
• C – объединение нулевых проводов (рабочего и защитного) в один;
• S – использование нулевых проводов отдельно друг от друга.

Справка: нейтраль – общая часть системы переменного тока, имеющей несколько фаз и соединенной звездой, которая находится под напряжением. Для однофазной системы переменного тока это ее средняя часть.

Виды электрических систем маркируются:  TN, TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT. Расположение букв на определенной позиции тоже имеет свое значение:

• на первой позиции буквенное значение говорит о том, как заземление реализовано на источнике электроэнергии;
• второе буквенное значение говорит о том, как заземление сделано на открытой поверхности электрической установки;
• третья и четвертая буквы обозначают подвиды первого обозначения.

А теперь рассмотрим каждую систему искусственного заземления.

TN схема

Эта система заземления является самой распространенной  в загородных домах. Она подразумевает, что на стороне источника тока (на подстанции) точка соединения обмоток трансформатора (это глухозаземленная нейтраль) неразрывно соединена с заземляющим устройством. Неразрывное соединение получают за счет нескольких вертикально вбитых в землю на глубину два с половиной метра металлических прутов. Пруты соединяют между собой кабели и полоса для заземления. Вместе они составляют единый контур дома Глухозаземленная нейтраль соединяется с электроприборами дома через нулевые и защитные проводы. По способу их подключения различают три TN подсистемы.

Что это такое, глухозаземленная нейтраль легко увидеть на схеме ниже.

TN-S схема

В этой системе помимо нейтрали и фазных проводов присутствует отдельно выделенный защитный провод. Обычно к дому от трансформатора подходит кабель с пятью или тремя жилами. Для трехфазных систем – это три фазы, рабочий и защитный «нули», для однофазных – это то же, только вместо трех фаз — одна фаза. Эта система считается наиболее безопасной, ни и при этом наиболее дорогостоящей.

Справка — каким образом обозначаются нулевые рабочие нейтральные проводники и нулевые защитные:

• нулевой рабочий провод – провод, питающий электрические приборы  в доме и соединенный с нейтралью подстанции обозначается PE;
• нулевой защитный провод соединяет открытые поверхности электрических приборов и нейтраль на подстанции обозначается N. 

TN—C схема

Схема, когда рабочий и защитный «нули» соединены в один. Система устаревшая и не  является надежной (особенно в случае порыва нулевой линии). При таком заземлении от подстанции идет кабель с четырьмя или двумя жилами (отличается от ТНС схемы отсутствием защитного провода).

TN—C—S схема

TN-C-S система заземления — промежуточная схема между двумя предыдущими системами. При этой схеме от трансформаторной подстанции до дома кабель проложен без защитного провода, а по дому рабочий нулевой провод разделяется на два – на рабочий и защитный нулевые проводы. Используется для этого шина-расщепитель. Система отличается от TN-C в более выгодную сторону, но всё равно не лишена недостатков. В случае перегорания нулевого провода между домом и трансформатором, электрические приборы ни чем не защищены от фазного тока.

TT схема

Схема, при которой подстанция и электроприборы в доме глухо заземляются отдельно. При такой системе в доме обязательно должны присутствовать УЗО и должно быть сделано уравнивание потенциалов.

Справка: уравнивание потенциалов и заземление — в чем разница? Заземление установлено на электрических приборах, а уравнивание потенциалов проводят между электрическими приборами и  элементами инфраструктуры дома (трубами, металлическими решетками бетонного пола и т.п.). Достигается за счет соединения всех токопроводящих предметов в доме с общей шиной заземления.

IT схема

При этой схеме электроприборы в доме глухо заземлены, а нейтраль трансформатора изолирована. Что такое изолированная нейтраль? Примером  сети с изолированной нейтралью  могут служить трансформаторы на горных карьерах. Нейтраль таких трансформаторов заземлена через контрольно-измерительные приборы, которые следят за утечками тока и отключают электроприборы в случае появления утечки. Сети с изолированной нейтралью (изолированная система)  практически не делают в частных домах. Одним из существенных недостатков системы, где реализована изолированная система, является сложное обнаружение неисправностей.

Происхождение данной системы

Первоначально система заземления IT широко применялась в схемах электроснабжения жилых зданий. Это было связано с отсутствием надёжного заземления в деревянных зданиях и деревянных опорах линий электропередач, которые также не могли использоваться в качестве заземления.

В частности, эксплуатировавшиеся в СССР до начала 60-х годов сети 127/220В являлись схемами с изолированной нейтралью. Это было связано отсутствием надёжного заземления, устройств защиты и опасностью пожара в деревянных зданиях, составлявших значительную часть жилого фонда, при замыкании между заземлённым корпусом и токоведущими частями.

Отсутствие заземления в цепи электроснабжения здания и пониженное до 127В напряжение делает практически безопасным прикосновение к оголённым проводам. В связи с этими особенностями сложилось представление о полной безопасности работ по замене розеток и выключателей в бытовой электросети.

Справка! В однофазной сети с изолированной нейтралью отсутствует разделение на нулевой и фазный проводники.

Широкое распространение сетей 220/380В с глухозаземлённой нейтралью получило с началом строительства «хрущёвок» — железобетонных домов с заземлённым каркасом и водопроводными трубами в каждой квартире. Такая конструкция здания повышает вероятность замыкания электропроводки и заземлённых элементов здания.

Из-за отсутствия связи нейтрального провода с заземлением при этом соединении не происходит отключение автоматического выключателя или перегорание плавкой вставки предохранителя. Поэтому прикосновение ко второму проводу в железобетонном здании приведёт к поражению человека электрическим током. В результате система заземления IT потеряла свои преимущества перед другими схемами защиты.

Для чего применяется система уравнивания потенциалов

Теперь о СУП — системе уравнивания потенциалов. К дому подходят различные инженерные коммуникации: водопровод, газ, канализация и т.д. В случае неисправности в электросети (хотя бы то же пресловутое отгорание нуля или, например, пробой изоляции на корпус какого-либо электроприбора) возможно появление опасной разности потенциалов (т.е. напряжения) между шиной PE (т.е. корпусами электроприборов) и трубами или другими металлическими конструкциями, которые имеют с ними контакт. Чтобы этого не случилось, все  стационарные металлические конструкции (трубы, арматура, ванны, раковины, поддоны, дверные рамы и т.д.) соединяются с системой заземления проводами достаточного сечения. При этом, прежде чем заземлить газовую трубу, нужно выполнить ряд требований и согласовать с соответствующей службой.

Кроме СУП, часто встречается такое понятие, как ДСУП — дополнительная система уравнивания потенциалов. Это относится к ванным комнатам и другим помещениям, где соседствуют вода и электричество. То есть в помещении с повышенной влажностью ставится коробочка с клеммником, называется коробка уравнивания потенциалов (КУП), от которой заземляющие проводники разводятся ко всем металлическим конструкциям. Кстати, если трубы пластиковые, то делаются специальные металлические вставки, которые тоже подсоединяются к системе ДСУП. Также, если в полу имеется система электрообогрева или проходит электропроводка, то между ними и покрытием пола укладывается сетка из арматуры, которая тоже соединяется с ДСУП. Приспособлений для присоединения заземления к чему-либо существует великое множество, на все случаи, некоторые из них для убедительности привожу на фото ниже:

Кстати, нельзя применять СУП в отдельно взятой квартире многоквартирного дома. Это чревато тяжелыми последствиями. Вообще, данная статья написана в основном для владельцев частных домов, которым приходится заботиться об электробезопасности самостоятельно. Квартиры — это отдельный вопрос, здесь многое зависит от того, когда построен дом, когда в нем был капитальный ремонт, какая система электропроводки в доме. Конечно, все нюансы такого сложного вопроса в рамках одной статьи охватить невозможно, поэтому консультируйтесь всегда со специалистом на месте, и доверяйте такую работу только квалифицированным работникам. Ибо от этого завистит жизнь ваша и окружающих вас людей.