что означает система заземления тт
Система заземления ТТ и TN: обозначение, схема, применение, достоинства и недостатки
Система заземления ТТ
Сокращенное обозначение ТТ означает следующее:
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
Принципы защиты системы TNЧтобы 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.
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.).
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:
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.
Чем система заземления тт (на свой контур) опаснее tn (на нейтраль)
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.
Что такое ТТ
Согласно ПЭУ в сетях необходимо применять схему заземления TN. Однако, если воздушная линия длинная, а техническое состояние ее не обеспечивает необходимой защиты, то реализуется система ТТ. Схема TN предполагает соединение цепи заземления нейтрали трансформатора с потребителем посредством непосредственной связи с помощью провода.
В системе ТТ трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически независимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.
При невозможности обеспечения надежного соединения реализуется защита ТТ. Для этого непосредственно на объекте изготавливается контур защитного заземления, от которого проводится проводник РЕ, а в помещении или квартире монтируется трехпроводная сеть. Обязательное условие, что защитный проводник РЕ не должен быть соединен с нулевым проводом.
Заземление ТТ предполагает обязательное использование устройств защитного отключения (УЗО). Это предписано правилами эксплуатации электроустановок. Чаще всего система заземления ТТ применяется при подключении частного дома, к которому подводится воздушная линия электропередач, и есть вероятность ее повреждения.
Защита применяется при подключении к сети:
В коттеджах проводник РЕ монтируется во все розетки третьим проводом и подсоединяется к заземляющему контакту электроприборов. В промышленных помещениях проводник РЕ монтируют отдельной шиной или толстым проводом по периметру здания, который соединяются с отдельным контуром заземления.
Система заземления ТТ запрещает подключение нейтрали к заземляющему проводу, что указано в ПЭУ. При таком подключении, самой трудоемкой операцией служит изготовление контура заземления. Его делают специальные люди, которые затем производят замеры.
Согласно ПЭУ параметром характеризующий контур заземления является его сопротивление. Его определяют по формуле:
Если в здании применяется несколько устройств защитного отключения, то в формулу подставляют значение дифференциального тока устройства с максимальным значением.
При этом должны соблюдаться условия, при которых все конструкции должны быть соединены между собой:
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.
Подключение второго котла к твердотопливному
Одна из особенностей твердотопливных котлов — цикличность работы. В холодный котел загружается топливо, зажигается. Пока оно горит, идет очень активное выделение тепла. После прогорания закладки ждут остывания котла, его чистят, снова загружают топливо и цикл повторяется. Так работают котлы на дровах и угле. В некоторых из них есть возможность «догружать» топливо в процессе горения. Но сам цикл от этого не меняется — наступает период, когда необходимо дождаться остывания котла — для чистки и удаления шлака, золы и т.д.
Исключение из этого правила — котлы на пеллетах. Они также относятся к твердотопливным, но работать могут месяцами непрерывно. Главное — высокое качество гранул с низкой зольностью, их достаточное количество и налаженная подача. Чистить такие котлы необходимо не чаще одного раза в месяц, так что «технологические» остановки очень редки.
Последовательная схема включения двух котлов: ТТ и электро
Цикличность работы котлов на дровах и угле доставляет довольно много неудобств, одно из которых — остывание дома после затухания котла. В холодный период это действительно проблема. Решается она установкой комбинированного или второго котла, на другом виде топлива.
Комбинированные — это котлы, которые могут работать на нескольких видах топлива. Чаще всего к ТТ добавляют электрические нагреватели. Они включаются автоматически после того, как погаснет топливо. Работает электрическая часть обычно непродолжительное время, в период действия «ночных» тарифов, так что затраты возрастают не слишком, а комфортность повышается заметно. Минус такого решения — высокая стоимость таких агрегатов. Дешевле купить и установить два котла — твердотопливный и электрический, — чем приобрести один смешанный.
Параллельно или последовательно?
Если котлов два, то к системе их можно подключить один за другим — последовательно или параллельно. Оба варианта имеют достоинства и недостатки.
При последовательном подключении, схема обвязки твердотопливного котла проще, автоматики необходимо минимальное количество. Недостаток такого способа — второй котел остается в системе, нет возможности его отсечь. То есть, часть энергии расходуется «на обогрев» неработающего котла. Причем он имеет дымовую трубу, так что часть тепла просто «греет улицу», так как выводится через дымоход.
Параллельная — оборудования больше, но можно сделать так, чтобы «не греть улицу»
Эта схема хороша в том случае, если ТТ котел является основным, а электрический (или газовый) работает непродолжительный период времени — для поддержания температуры. «Пустые» затраты энергии есть, но они некритичны, так как масса этих котлов небольшая. Если же, наоборот, основной — газовый или электрический, а «резервный» — твердотопливный, расходы на обогрев неработающего котла будут ощутимы.
Подключение двух котлов через тепловой аккумулятор
При параллельном подключении электрокотла к твердотопливному, схема более сложная. Необходима автоматика, которая отслеживает понижение температуры в системе, краны с электроприводом, отсекающие остывающий котел по команде датчиков. А все это повышает стоимость, да еще обвязка твердотопливного котла становится более сложной.
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.
Как правильно сделать
Сначала разберемся с формой заземлителя. Наиболее популярный — в виде равностороннего треугольника, в вершинах которого забиты штыри. Есть еще линейное расположение (те же три штуки, только в линию) и в виде контура — штыри забиваются вокруг дома с шагом около 1 метр (для домов площадью более 100 кв. м). Штыри между собой соединены металлическими полосами — металлосвязью.
Самая популярная модель заземлителя
Порядок действий
От края отмостки дома до места установки штыре должно быть не менее 1,5 метров. На выбранном участке копают траншею в виде равностороннего треугольника со стороной 3 м. Глубина траншеи 70 см, ширина — 50-60 см — чтобы было удобно варить. Одну из вершин, как правило, расположенную ближе к дому, соединяют с домом траншеей имеющей глубину не менее 50 см.
Копают траншею
В вершинах треугольника забивают штыри (круглый пруток или уголок длиной по 3 м). Над дном котлована оставляют около 10 см. Обратите внимание, заземлитель на выводят на поверхность земли. Он находится ниже уровня грунта на 50-60 см.
К выступающим частям стержней/уголков приваривают металлосвязь — полосу 40*4 мм. Созданный заземлитель с домом соединяют металлической полосой (40*4 мм) или круглым проводником (сечением 10-16 мм2). Полосу с созданным треугольником из металла тоже сваривают. Когда все готово, места сварки очищают от шлака, покрывают антикоррозионным составом (не краской).
Приваренная полоса
После проверки сопротивления заземления (в общем случае оно не должно превышать 4 Ом), траншеи засыпают землей. В грунте не должно быть крупных камней или строительного мусора, земля послойно утрамбовывается.
На входе в дом к металлической полосе от заземлителя приваривают болт, к которому крепится медный проводник в изоляции (традиционно окраска заземляющих проводов — желтая с зеленой полосой) сечением жилы не менее 4 мм2.
Выход заземления у стены дома с приваренным на конце болтом
В электрощитке заземление подключается к специальной шине. Причем, только на специальную площадку, начищенную до блеска и смазанную консистентной смазкой. От этой шины «земля» подключается к каждой линии, которая разводится по дому. Причем разводка «земли» отдельным проводником по ПУЭ недопустима — только в составе общего кабеля. Это значит, что если у вас проводка разведена двухжильными проводами, вам придется ее полностью менять.
Почему нельзя делать отдельные заземления
Переделывать проводку во всем доме, конечно долго и дорого, но если вы хотите без проблем эксплуатировать современные электроприборы и бытовую технику, это необходимо. Отдельное заземление определенных розеток неэффективно и даже опасно. И вот почему. Наличие двух или более таких устройств рано или поздно приводит к выходу включенного в эти розетки оборудования. Все дело в том, что сопротивление контуров зависит от состояния почвы в каждом конкретном месте. В какой-то ситуации между двумя устройствами заземления возникает разница потенциалов, которая приводит к поломке оборудования или электротравме.