Тип заземления системы: Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

Виды заземлений в электроустановках, системы TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT и их описания

Заземление относится к основным техническим мероприятиям, обеспечивающим безопасность в электроустановках.

Суть заземления заключается в присоединении частей электроустановок, не находящихся под напряжением в нормальном режиме к заземляющим устройствам. Защитное заземление предотвращает поражение током людей или животных при косвенном прикосновении.

В электрических сетях трёхфазного переменного тока напряжением до 1 кВ существует несколько систем заземления, различающихся режимом работы нейтрали, рабочего и защитного нулевых проводов.

Группа систем с глухо заземлённой нейтралью трансформатора обозначаются буквами TN. Система с изолированной или заземлённой через сопротивление нейтралью обозначается буквами IT.

СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ TN – ОПИСАНИЯ И СХЕМЫ

Система TN – C.

Нейтраль трансформатора (общая точка обмоток трансформатора 0,4 кВ, соединённых в звезду) глухо заземлена на питающей подстанции. Питание потребителей осуществляется по 4-х проводной линии. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в один провод PEN.

В электроустановках на стороне потребителя дополнительные заземляющие устройства не предусматриваются.

Система TN – C была доминирующей на протяжении многих лет, поэтому электроснабжение домов старой постройки до сих пор продолжает осуществляться таким способом. Определить, что дом или квартира подключена по системе TN – C можно по следующим признакам:

• электропитание трёхфазных потребителей осуществляется 4-х проводной линией;
• однофазные потребители подключаются по двум проводам;
• электрические розетки не имеют заземляющего контакта, к ним подходит два провода.

Главный недостаток TN – C — это повышенная опасность. При повреждении изоляции корпус оборудования может длительно находиться под напряжением. УЗО в такой системе бесполезно, так как ток утечки протекает по рабочим проводам и дифференциальный орган на него не реагирует.

Самый радикальный выход из этой ситуации — переход на систему TN – S требует монтаж дополнительного провода на линиях от подстанции до потребителя и реконструкцию внутренней проводки.

Более простой путь заключается в переходе на систему заземления TN – C – S, которая требует только реконструкции внутренней разводки на объекте.

В крайнем случае, владелец дома или квартиры может обезопасить себя ещё более простым способом. Для этого нужно наиболее опасное электрооборудование (стиральная машина, электроплита и т.п.) подключить через:

• диффавтомат;
• или УЗО,

а корпус электроприборов занулить, соединив его с проводом PEN до автомата.

В этом случае ухудшение изоляции электроприбора и появление тока утечки вызовет срабатывание дифференциального устройства (про подключение УЗО без заземления и с системами заземления написано здесь).

Система TN – C – S.

Заземление на подстанции выполнено так же, как в схеме TN – C. Отходящие от подстанции линии имеют 4 провода — три фазных и PEN. Непосредственно перед вводом в электроустановку потребителя или на промежуточном участке линии провод PEN разделяется на рабочий (N) и защитный (PE) нулевой проводник.

Разделение совмещённого нулевого провода выполняется до коммутационных аппаратов, установленных на вводе питания объекта. Внутренняя разводка — 5 проводов для трёх фаз и 3 провода для одной фазы. Корпусы электроприборов соединены с защитным нулевым проводом через 3-х контактную розетку.

TN – C – S обеспечивает защиту от косвенного прикосновения при использовании УЗО или дифавтоматов. При появлении фазного напряжения на корпусе электроприбора возникает режим короткого замыкания и срабатывает обычный автомат питания даже при отсутствии УЗО.

Недостаток системы заключается в уязвимости провода PEN на участке линии до разделения нулевых проводников, особенно при грозовых перенапряжениях.

По этой причине ПУЭ предписывает установку повторных заземлителей у опор ВЛ через каждые 100 – 200 метров в зависимости от грозовой активности района, а также применение способов механической защиты PEN – проводника линии.

TN – C – S является компромиссным решением, обеспечивающим приемлемый уровень защищённости при невозможности построения полноценной системы TN – S, требующей крупных капиталовложений.

Система TN – S.

Этот тип заземления в наибольшей степени отвечает современным требованиям безопасности. Раздельные нулевые провода N и PE, присоединённые к заземляющему устройству на подстанции идут вдоль всей ВЛ до ввода в электроустановку потребителя, то есть, линия электропередачи содержит пять проводов.

Полный перевод всех электрических сетей до 1000 вольт на систему TN – S сдерживается высокой стоимостью и трудоёмкостью реконструкции, а также необходимостью отключения большого числа потребителей на время производства работ.

Защитный нулевой проводник PE, идущий от подстанции к потребителю подвержен повреждению в меньшей степени, так как по нему не протекает рабочий ток. Защищённость от косвенного прикосновения сохраняется и при обрыве рабочего нулевого проводника.

ВИДЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ПО СХЕМАМ TT и IT

Заземление по схеме TT.

Система, применяется только в особых случаях, когда нормы безопасности не могут быть соблюдены в рамках подсистем TN.

Суть заземления типа TT заключается в следующем:

• объединённый PEN – проводник соединён на подстанции с заземляющим устройством, электроснабжение осуществляется по 4-м проводам, то есть аналогично подсистемам TN;
• в электроустановке потребителя сформирован защитный PE – провод, соединённый с местным заземляющим устройством;
• исключается всякий контакт местного заземлителя с центральным заземляющим устройством на подстанции и PE – провода с PEN – проводником.

Заземление типа TT применяется в тех случаях, когда косвенное прикосновение может сопровождаться контактом с физической землёй. Например, в металлической постройке, стоящей на земле или в строении с металлическим каркасом на стальных сваях.

В таких случаях ПУЭ предписывает создание полноценного местного заземлителя с контролем сопротивления заземления.

Обязательным условием эксплуатации заземления типа TT является применение УЗО с дифференциальным током отключения не более 30 мА.

Параметры заземляющего устройства и УЗО (или дифференциального автомата) должны отвечать соотношению:
RзIузо ≤ 50 вольт.

Здесь:

• Rз — суммарное сопротивление заземления, то есть сумма сопротивлений заземлителя и заземляющего проводника;
• Iузо — значение тока утечки, при котором срабатывает дифференциальный орган УЗО.

По сути, данная формула ограничивает напряжение прикосновения в рамках 50 вольт.

Система IT.

Этот тип заземления отличается изолированным режимом работы нейтрали на подстанции. Иногда выполняется соединение нейтрали с заземляющим устройством через большое сопротивление. Электроснабжение потребителей может осуществляться тремя фазными проводами, либо четырьмя, включая рабочий ноль.

Защитный нулевой провод здесь отсутствует по определению. Токопроводящие части электроустановок на стороне потребителя соединяются с местным заземляющим устройством.

Такой тип электроснабжения применяется на взрывоопасных объектах, либо там, где имеется сверхвысокая пожарная опасность. Объясняется это тем, что в сетях с изолированной нейтралью ток однофазного замыкания на землю имеет наименьшее значение.

Кроме этого, такая сеть продолжает работать при возникновении короткого замыкания.

  *  *  *

© 2014-2023 г.г. Все права защищены.

Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Системы заземления

Для подключения оборудования в жилых зданиях существует несколько различных схем электроснабжения. Различаются они по способу заземления электрооборудования и источника электроэнергии (в качестве которого часто используется понижающий трансформатор). В настоящее время применяются три основные системы заземления: TN, ТТ и IT. В том случае, если тип используемой системы неизвестен, следует обратиться для его уточнения к технической документации на присоединительный ввод.

Тип системы заземления обозначают двумя буквами.
Первая буква в обозначении определяет характер заземления источника питания:
Т — непосредственное соединение нейтрали (нулевого рабочего проводника) источника питания с землей;
I — нейтраль источника электропитания соединена с землей через сопротивление.
Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:
Т — раздельное (местное) заземление источника электропитания и электрооборудования;
N — источник электропитания заземлен, а заземление потребителей производится только через PEN-проводник.
Следующие за N буквы определяют характер этой связи — функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:
S — функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) проводников обеспечиваются раздельными проводниками;
С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются одним общим проводником (PEN).

В системе ТТ все открытые проводящее части электроустановки присоединены к заземлению, электрически независимому от заземлителя нейтрали источника питания. ГОСТ Р 50669-94 предписывает применение системы ТТ как основной в случае подключения указанных электроустановок к вводно-распределительным устройствам соседнего (капитального) здания.
В ГОСТ Р 50571.3-94 п. 413.1.4 указано, что в системе ТТ устройства защиты от сверхтока могут использоваться для защиты от косвенного прикосновения только в электроустановках, имеющих заземляющие устройства с очень малым сопротивлением. При этом гарантированное отключение питания электроустановки должно производиться при появлении на открытых проводящих частях электроустановки напряжения не более 50 В. В реальных условиях осуществить автоматическое отключение питания электроустановки системы ТТ с помощью автоматических выключателей по ряду причин (необходимости обеспечения большой кратности тока короткого замыкания, низкого сопротивления заземляющего устройства и др. ) весьма проблематично. Эффективное решение проблемы автоматического отключения питания дает применение чувствительных ВД. В п. 1.7.59 ПУЭ (7-е изд.) содержится требование обязательного применения ВД для обеспечения условий электробезопасности в системе ТТ. При этом уставка (номинальный отключающий дифференциальный ток) должна быть меньше значения тока замыкания на заземленные открытые проводящие части при напряжении на них 50 В относительно зоны нулевого потенциала.

В электроустановках индивидуальных жилых домов, коттеджей, дачных (садовых) домов и других частных сооружений, где не всегда имеется возможность выполнить заземлитель с требуемыми нормами, необходимо применять систему ТТ с обязательной установкой ВД. В этом случае требования к значению сопротивления заземлителя значительно снижаются.В зависимости от схемы подключения нулевого рабочего проводника изменяются и условия применения ВД. Чувствительность ВД определяется сопротивлением заземления при выбранном предельном безопасном напряжении. Порог чувствительности ВД рассчитывается по формуле:

где — предельное безопасное напряжение,
— сопротивление заземления.

В электроустановках системы TN все открытые проводящие части электроустановок должны быть присоединены к заземленной нейтральной точке источника питания посредством защитных проводников. Основное условие электробезопасности системы TN состоит в том, чтобы значение тока при коротком замыкании между фазным проводником и открытой проводящей частью превышало величину тока срабатывания защитного устройства за нормированное время. В случае использования в качестве защитного устройства ВД значение тока короткого замыкания следует заменить на значение номинального отключающего дифференциального тока устройства 1Дп. При этом задача обеспечения низкого значения сопротивления «фаза-ноль», которую надо решать при использовании защиты от сверхтока, заменяется на проверку работоспособности ВД и защитного проводника.
Контроль сопротивления цепи «фаза-ноль» следует производить только на входных зажимах ВД. Самой используемой разновидностью системы TN является система TN-C. В качестве защитного проводника при этом используется проводник PEN, который одновременно выполняет функции рабочего и нулевого защитного проводника. В ПУЭ 7-го издания имеется указание: «Не допускается применять ВД, реагирующее на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C). В случае необходимости применения ВД для защиты отдельных электроприемников, получающих питание от системы TN-C, защитный РЕ проводник электроприемника должен быть подключен к PEN проводнику цепи, питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппарата». Это означает, что, как исключение, для защиты отдельных электроприемников ПУЭ допускают применение ВД в системе TN-C, при соблюдении определенных условий — подсоединения открытых проводящих частей электроприемников к PEN-проводнику со стороны источника питания по отношению к ВД.

Более современной и в большинстве случаев более безопасной является система TN-S, где используется самостоятельный нулевой защитный проводник РЕ и нулевой рабочий проводник N, которые прокладываются раздельно, начиная от вывода источника питания. Эта система уже долгое время используются в телекоммуникационных сетях (при этом исключаются помехи в слаботочных сетях, образующиеся при протекании части рабочего тока в земле в сети системы TN-C). Применение ВД обязательно, кроме оговоренных особых случаев (например, цепи питания пожарной сигнализации).

При разделении, например в групповом щитке, в электроустановке системы TN проводника PEN на отдельные проводники РЕ и N образуется система TN-C-S. При этом, как в сети системы TN-S, проводники РЕ и N должны прокладываться раздельно, а их соединение после точки раздела недопустимо. Данная система в настоящее время — основная, которую можно выполнить в отдельной части электроустановки при проведении реконструкции. Сечения проводников необходимо выбирать исходя из расчетных значений токов, протекающих через них. Минимальная площадь сечения PEN-проводника должна равняться 4 мм2. В распределительном щите на шине PEN должны быть предусмотрены отдельные зажимы для каждого из проводников: для N и для РЕ. При использовании в качестве PEN-проводника одиночного или многожильного провода цвет его изоляции должен быть желто-зеленым.

В электроустановках системы IT источник питания должен быть изолирован от земли или связан с ней посредством подключения к нейтрали достаточно большого сопротивления. В сети имеется определенное активное сопротивление и емкость по отношению к земле, которые представляют собой путь для тока утечки или тока замыкания на землю. В системе IT значение тока замыкания на землю определяется состоянием изоляции сети относительно земли. При хорошем состоянии изоляции (высоком сопротивлении относительно земли) ток замыкания на землю очень мал. В случае прямого прикосновения человека к токоведущим частям электроустановки ток через тело человека также определяется сопротивлением изоляции и при сопротивлении изоляции выше определенного значения не представляет опасности для жизни. Таким образом, уровень сопротивления изоляции является в системе IT фактором, определяющим как надежность, так и электробезопасность ее эксплуатации, поэтому очень важно поддерживать сопротивление изоляции на высоком уровне, а ведение автоматического постоянного контроля изоляции должно быть обязательным электрозащитным мероприятием.
Применение ВД в системе IT регламентируется ПУЭ 7 издания следующим образом (п. 1.7.58):»… В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены ВД с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА». В электроустановках системы IT устройства контроля изоляции подают сигнал при первом замыкании на землю. Если до устранения первого замыкания происходит второе замыкание на землю, то происходит срабатывание ВД.
Основное требование при использовании ВД — устанавливать его необходимо как можно ближе к электроприемнику. Одновременное функционирование устройств контроля изоляции и ВД не оказывает влияния на работу каждого из этих устройств.

5 типов заземления: Твердое, Реактивное, Реактивное, Резонансное

В этой статье рассматриваются несколько типов методов заземления. Цель обеспечения надлежащего заземления состоит в том, чтобы контролировать напряжение по отношению к земле и обеспечить путь с низким сопротивлением для прохождения зарядов утечки на землю. Кроме того, заземление используется для обнаружения нежелательных соединений между фазой и линией и землей (при поражении электрическим током, замыканиями на землю и т. д.) и срабатывания автоматического выключателя для прерывания подачи тока на оборудование.

Хотя существует множество возможных причин замыкания на землю, наиболее частыми являются неправильная изоляция, физическое повреждение системы изоляции и серьезные переходные или установившиеся нагрузки напряжения на изоляцию. Эти проблемы могут быть вызваны влагой, загрязнением воздуха, ухудшением изоляции, механическими нагрузками и т. д. Всегда существует скрытый риск проблемы, обычно во время установки оборудования или значительного обслуживания, даже если перечисленные выше условия можно предотвратить, поддерживая хороший график обслуживания.

Последствия замыкания на землю могут быть очень разрушительными, если схема заземления не соответствует требованиям. Разрушение может быть любой формы: взрыв дуги, пожар, повреждение оборудования или поражение электрическим током человека, работающего с оборудованием. С другой стороны, если реализована надлежащая схема заземления, разрушение может быть ограничено отключением.

Типы заземления

В зависимости от способа заземления оборудования системы заземления можно классифицировать следующим образом:

• Незаземленная система.
• Система с глухим заземлением.
• Система заземления сопротивления.
  • Заземление с низким сопротивлением
  • Заземление с высоким сопротивлением
• Реактивно-заземленная система.
• Система с резонансным заземлением.

Незаземленная система

Система, в которой нейтраль трансформаторов и генераторов не заземлена, называется незаземленной системой. Несмотря на отсутствие физического заземления, между проводниками линии и землей существует емкостная связь. Следовательно, незаземленная система также может считаться системой, заземленной через емкость.

Типы заземления: Незаземленная система фактически заземлена емкостью между линейными проводниками и землей.

При нормальной работе в незаземленной системе емкостные токи и фазные напряжения равны и смещены друг от друга на 120°С. Это делает систему полностью сбалансированной.

Предположим, что фаза C находится в контакте с землей. При этом условии ток, протекающий от двух других проводников через емкость к земле, увеличивается в 3 раза. И ток через конденсатор фазы С не протекает.

В незаземленной системе замыкания на землю приводят к перенапряжениям, которые в 6-8 раз превышают номинальное напряжение. Эти перенапряжения являются результатом индуктивного сопротивления системы и емкости между фазами и землей. Они могут быть очень разрушительными и могут повредить системы изоляции.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о незаземленных системах

Система с глухим заземлением

Система с глухозаземленным заземлением — это система, в которой нейтральный проводник силовых трансформаторов, заземляющих трансформаторов или генераторов переменного тока напрямую соединен с землей. Поскольку нейтраль заземлена напрямую, эта система позволяет подключать линию к нейтрали (однофазные соединения). Более того, замыкания на землю можно легко обнаружить с помощью реле нулевой последовательности или реле дифференциального тока.

Типы заземления: Система с глухим заземлением

Недостатком системы с глухим заземлением является то, что замыкание на землю может быть настолько сильным, что может мгновенно повредить оборудование. Если неисправность обнаружена и оборудование изолировано на ранней стадии, повреждения могут быть устранены.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше о системах с глухим заземлением

Система с заземлением через сопротивление

В этом типе заземления нейтральный проводник силовых трансформаторов, заземляющих трансформаторов или генераторов переменного тока напрямую соединен с землей через резистор. Заземляя систему через резистор, можно уменьшить ущерб, причиняемый оборудованию при замыканиях на землю. Это также может ограничить мгновенные падения напряжения, возникающие в системе при неисправностях.

Существует два типа заземления через сопротивление:

1. Заземление с низким сопротивлением
2. Заземление с высоким сопротивлением

Заземление с низким сопротивлением

Типы заземления: Система с заземлением с низким сопротивлением: На рисунке 1 показана система заземления с низким сопротивлением, а на рисунке 2 показано реле защиты 51G, подключенное к нейтрали системы через трансформатор тока.

Заземление с низким сопротивлением выполняется путем соединения нейтрали с землей через низкоомное сопротивление. Значение сопротивления, используемого для заземления, можно рассчитать по следующей формуле:

Где

• В _L — напряжение между линией и землей.
• I _G – требуемый ток на землю.

В момент неисправности напряжение нейтрали неисправности может подняться до напряжения сети и через заземлитель начинает протекать ток. Замыкания на землю в системе с заземлением через низкое сопротивление можно легко обнаружить с помощью реле максимального тока (реле дифференциального тока 51G). Если измеренный ток превышает расчетные значения, реле может разомкнуть выключатель.

В системах среднего напряжения 15 кВ и ниже используется заземление через низкое сопротивление, особенно когда большие двигатели подключаются со стороны нагрузки и когда желательно уменьшить ток замыкания на землю до сотен, а не тысяч ампер.

Высокоомное заземление

Схема для высокоомной системы заземления

Высокоомное заземление подходит для систем, которые не нужно изолировать сразу после возникновения неисправности. При заземлении с высоким сопротивлением нейтраль заземляется через высокое сопротивление, так что ток, протекающий на землю в случае замыкания на землю, обычно ограничивается 10 А или менее.

Высокое сопротивление позволяет системе продолжать работу даже при наличии замыкания на землю. В нормальных условиях нейтральная точка трансформатора должна находиться на потенциале земли. В случае замыкания на землю напряжение нейтрали повышается от фазы до напряжения нейтрали. Реле перенапряжения используется для обнаружения этого напряжения заземления на нейтраль и выдачи аварийного сигнала при обнаружении неисправности. Типичная система заземления с высоким сопротивлением показана на рисунке.

Преимущества заземленных систем с высоким сопротивлением:

• Непрерывность работы, несмотря на замыкания на землю.
• Нет необходимости в скоординированной релейной защите от замыканий на землю.
• Снижены переходные перенапряжения из-за повторного пробоя.

Заземление с высоким сопротивлением подходит для систем низкого напряжения без однофазных нагрузок и систем среднего напряжения, где непрерывность работы является главным приоритетом.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше о системах с заземлением через сопротивление

Система с заземлением через сопротивление

Реактивное заземление достигается путем заземления системы через реактор. В отличие от заземления с низким и высоким сопротивлением, токи замыкания на землю в системе этого типа должны быть выше. В ситуациях дугового замыкания на землю это индуктивное сопротивление относительно земли резонирует с шунтирующей емкостью системы относительно земли и создает чрезвычайно высокие переходные перенапряжения в системе.

Система с реактивным заземлением

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о системах с реактивным заземлением

Система с резонансным заземлением

Система с резонансным заземлением — это система, заземленная через реактивное сопротивление с переменным сопротивлением. Реактивное сопротивление с переменным полным сопротивлением подключается между нейтралью трансформатора и землей. Этот дроссель компенсирует емкость между линией и землей, так что цепь нулевой последовательности становится путем с очень высоким импедансом. В системе с резонансным заземлением большинство замыканий на землю можно устранить без срабатывания автоматического выключателя. Это может быть применено к станциям передачи и генерации высокого напряжения.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о системах с резонансным заземлением

Сравнение различных типов систем заземления

	Ток замыкания на землю (% тока трехфазного замыкания)	Переходные перенапряжения	УЗИП	Примечания
Незаземленная система	Ниже 1%	Очень высокая	Незаземленная нейтраль.	Не рекомендуется из-за перенапряжения.
Сплошное заземление	Может быть 100% или даже больше	Не чрезмерно	Тип заземленной нейтрали.	Используется для систем напряжением более 15 кВ и ниже 600 В.
Заземление с низким сопротивлением	20% и ниже от 100 до 1000 А	Не избыточно	Тип незаземленной нейтрали.	Обычно используется для систем от 2,4 кВ до 15 кВ с двигательной нагрузкой.
Высокоомное заземление	Ниже 1%	Не выше	Незаземленная нейтраль.	Используется для систем ниже 600 В, где приоритетом является непрерывность работы.
Заземление с низким реактивным сопротивлением	Между 25% и 100%	Не чрезмерно	Заземленная нейтраль, если ток превышает 60%.	Используется для систем напряжением более 15 кВ и ниже 600 В.
Заземление с высоким реактивным сопротивлением	От 5% до 25%	Не чрезмерный	Незаземленная нейтраль.	Не рекомендуется из-за перенапряжения.
Резонансное заземление	Близко к нулю.	Не чрезмерно	Незаземленная нейтраль.	Лучше всего подходит для всех приложений среднего напряжения и коммерческого применения.

Подробнее: Типы электрического заземления согласно IEC 60364 и BS 7430

Ссылка:

• Руководство IEEE по безопасности заземления подстанций переменного тока

Системы заземленияСкачать

Теги Earth, Ground, Switchgear

Copyright © 2023 Electrical Classroom. Защищено законом о защите авторских прав в цифровую эпоху
Продолжая использовать этот веб-сайт, вы соглашаетесь с нашей политикой в ​​отношении файлов cookie.
Посмотреть политику конфиденциальности Посмотреть карту сайта

Основы систем заземления

Должен ли я устанавливать незаземленную, сплошную или высокоомную систему заземления? Этим вопросом задаются многие проектировщики и монтажники. Ответ на этот вопрос зависит от многих факторов. Чтобы принять правильное решение, вы должны полностью понимать плюсы и минусы каждого типа системы. Но сначала вы также должны понимать различные типы сбоев, которые могут возникнуть в вашей системе, и с какой частотой они могут появляться.

Неисправности и сбои. Неисправности могут привести к повреждению оборудования и объектов, увеличению затрат из-за потери производственного времени и привести к травмам сотрудников и даже к гибели людей. К четырем типам отказов относятся:

• Замыкания линии на землю, которые составляют около 98% всех отказов.

• Межфазные замыкания, на долю которых приходится около 1,5 % всех отказов.

• 3-фазные неисправности, которые составляют менее 0,5% всех неисправностей и часто вызваны человеческим фактором. Если не удалить заземляющий выключатель, оставить заземляющие группы в системах и поднять кузов грузовика в открытую систему проводов, это может привести к неисправности этого типа.

• Дуговые замыкания — это периодически возникающие неисправности между фазами или фаза-земля. Это прерывистые токи, которые поочередно ударяют, гаснут и снова ударяют.

Теперь, когда мы рассмотрели различные типы неисправностей, которые могут возникнуть в электрической системе, пришло время дать обзор трех основных типов систем заземления, с которыми вы можете столкнуться в полевых условиях.

Системы заземления.

1. Без заземления. Электроэнергетические системы, которые работают без преднамеренного подключения к заземлению, описываются как незаземленные. Хотя эти системы были стандартными в 40-х и 50-х годах, они все еще используются сегодня. Основным преимуществом этого типа системы заземления является то, что она обеспечивает низкое значение тока и надежность при неисправности. К сожалению, этот тип системы также имеет некоторые большие недостатки. Одним из основных недостатков незаземленной системы является сложность обнаружения замыкания линии на землю. Поиск неисправности – процесс, требующий времени. По этой причине это часто делается по выходным, чтобы компании не приходилось останавливать свои обычные производственные процессы. Кроме того, неисправность должна быть обнаружена и устранена быстро, потому что, если возникает вторая неисправность, неисправность действует как межфазное замыкание, что продлевает процесс ремонта.

Преимущества

• Обеспечивает низкое значение тока при межфазном замыкании на землю (5 А или менее).

• Не представляет опасности для персонала при случайном замыкании линии на землю.

• Обеспечивает непрерывную работу процессов при первом возникновении замыкания на землю.

• Низкая вероятность перерастания дугового замыкания между фазами и землей в межфазное или трехфазное замыкание.

Недостатки

• Сложно найти замыкание на землю.

• Не контролирует переходные перенапряжения.

• Стоимость обслуживания системы выше из-за трудозатрат на поиск замыканий на землю.

• Второе замыкание на землю на другой фазе приведет к междуфазному короткому замыканию.

2. Надежно заземлен. Этот тип системы заземления чаще всего используется в промышленных и коммерческих энергосистемах, где заземляющие проводники подключаются к заземлению без преднамеренного добавления импеданса в цепи. Главный вторичный автоматический выключатель является жизненно важным компонентом, необходимым в этой системе, хотя он не имеет отношения к другим системам заземления. Этот компонент имеет большой размер, потому что он должен нести полный ток нагрузки трансформатора. Резервные генераторы часто используются в системе заземления этого типа на случай, если сбой остановит производственный процесс. Когда это происходит, генераторы надежно заземляются. Однако важно отметить, что генераторы не рассчитаны на больший ток короткого замыкания, характерный для систем с глухим заземлением.

Система с глухим заземлением имеет высокие значения тока в диапазоне от 10 кА до 20 кА. Этот ток протекает по проводам заземления, строительной стали, кабелепроводам и водопроводным трубам, что может привести к серьезному повреждению оборудования и остановке производственных процессов. Когда происходит замыкание линии на землю, искрение может привести к вспышкам, как правило, в клеммной коробке. В этом замкнутом пространстве вода превращается в пар, вызывая замыкающую коробку. Чтобы найти неисправность, все, что вам нужно сделать, это проследить за дымом.

Преимущества

• Хороший контроль переходных перенапряжений от нейтрали к земле.

• Позволяет пользователю легко находить неисправности.

• Может питать нейтральные нагрузки.

Недостатки

• Создает серьезную опасность вспышки дуги.

• Требуется покупка и установка дорогого главного выключателя.

• Незапланированное прерывание производственного процесса.

• Возможность серьезного повреждения оборудования во время неисправности.

• Высокие значения тока короткого замыкания.

• Вероятная эскалация однофазной неисправности в трехфазную.

• Создает проблемы в основной системе.

3. Высокоомное заземление. Системы заземления с высоким сопротивлением (HRG) обычно используются на заводах и фабриках, где в случае сбоя непрерывность процессов имеет первостепенное значение. Заземление с высоким сопротивлением обычно выполняется путем подключения стороны высокого напряжения однофазного распределительного трансформатора между нейтралью системы и землей и подключения резистора к вторичной обмотке низкого напряжения, чтобы обеспечить желаемое более низкое значение тока заземления на стороне высокого напряжения. В системе HRG обслуживание поддерживается даже в условиях замыкания на землю. В случае возникновения неисправности индикация аварийных сигналов и световые индикаторы помогают пользователю быстро найти и устранить проблему или обеспечить надлежащее завершение процесса. Система HRG ограничивает ток замыкания на землю от 1 до 10 А.

Преимущества

• Ограничивает ток замыкания на землю до низкого уровня.

• Снижает опасность поражения электрическим током.

• Контролирует переходные перенапряжения.

• Снижает механические напряжения в цепях и оборудовании.

• Поддерживает непрерывность обслуживания.

• Снижает падение напряжения в сети, вызванное возникновением и устранением замыкания на землю.

Недостатки

Заземление электрической системы — это решение, с которым многие из нас сталкиваются ежедневно. Как мы видели, существует несколько методов для выполнения этой задачи, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Вам, как проектировщику или специалисту по установке, предстоит принять окончательное решение о том, когда лучше установить наиболее подходящую систему.

Джек Вудхэм, PE, старший инженер-электрик в Jedson Engineering, Inc.