Системы низковольтных сетей - IT, TN-C, TN-S

В основном встречаются, главным образом, три стандартные системы низковольтных сетей:
- система IT, с изолированием всех рабочих проводников от земли (рис. 1);
- система TN-C, в которой защитный проводник совмещен с заземленным нейтральным проводником (рис. 2);
- система TN-S, с отдельными защитным и нейтральным проводниками (рис. 3).



Рис. 1. Система IT. 1 вторичная обмотка трансформатора, питающего данную сеть, 2 электроприемник. В установке обычно используется общий для всех электроприемников защитный проводник (PE), но электроприемники могут заземлятся и отдельно или группами



Рис. 2. Система TN-C. 1 вторичная обмотка трансформатора, питающего данную сеть, 2 электроприемник, 3 заземление сети, 4 заземление установки






Рис. 3. Система TN-S. 1 вторичная обмотка трансформатора, питающего данную сеть, 2 электроприемник, 3 заземление сети, 4 заземление установки

Международные обозначения систем низковольтных сетей происходят от французского языка. Первая буква показывает, изолирована ли сеть от земли (I - isole) или используется рабочее заземление (T - terre, 'земля'). Вторая буква показывает, соединены ли защитные проводники только с землей (T - terre) или еще и с нейтральной точкой сети (N - neutre). Дополнительная буква показывает, совмещены ли нейтральный и защитный проводники (C - combine) или они отделены друг от друга (S - separe).

Международные обозначения проводников на рисунках 1, 2 и 3 взяты из английского языка. Фазные проводники обозначаются буквами и цифрами L1, L2 и L3 (live, 'под напряжением'), нейтральный - буквой N (neutral), защитный - буквой P (protection, 'защита'), заземляющий - буквой E (earth, 'земля'), защитный заземляющий - буквами PE, совмещенный защитно- нейтральный буквами PEN. В однофазном оборудовании фазный проводник обычно обозначается буквой L. Чтобы различать проводники во время монтажа?и при обслуживании установки по расцветке, изоляцию фазных проводников окрашивают в коричневый, черный или серый цвета; изоляцию нейтрального проводника - в голубой, а изоляцию защитного проводника в желто-зеленый цвет (полосатый, с приблизительно одинаковой шириной полос). Проводник PEN маркируется на концах дополнительными голубыми кольцами или другим подобным способом. Особенно важным считается правильное и отчетливое обозначение защитных проводников. Место присоединения защитного проводника к электрооборудованию, как показано на рисунках, обозначается символом защитного заземления.

Раньше использовались и другие обозначения, например, для фазных проводников A, B и C (в СССР) или R, S и T (в Центральной и Восточной Европе). Для нейтральных и защитных проводников применялась цифра 0. Незаземленные нейтральные проводники в электроустановках обозначались довольно часто белым, заземленные нейтральные и защитные проводники - черным цветом. Заземленный нейтральный проводник назывался нулевым проводником (сейчас международными стандартами такое название не предусматривается).




В сетях типа IT повреждение изоляции одной фазы относительно земли не вызывает никакой прямой опасностью для людей или оборудования и не требует, следовательно, немедленного отключения. Эта система отличается поэтому повышенной надежностью электроснабжения и ее применяют в ответственных случаях (в больницах, на железнодорожных вокзалах, в аэропортах, в установках обработки информации, управления и связи и т. п.). Такие сети должны быть снабжены автоматическими устройствами постоянного контроля сопротивления изоляции и обнаружения токов утечки.

В 1873 году, когда французский инженер Ипполит Фонтен (Hippolyte Fontaine, 1833¬1917) на Венской международной электротехнической выставке продемонстрировал передачу электроэнергии с генератора на двигатель по проводам длиной в 1 км, показал необходимость тщательно изолировать провода и электрооборудование от земли. Поэтому систему IT следует считать старейшей системой передачи электрической энергии. Защитное заземление появилось в этой системе в 1898 году по предложению Германского союза электротехников. В новых установках сети IT предусматриваются в случае повышенных требований по бесперебойности электроснабжения.

В сетях типа TN при нарушении изоляции (например, при замыкании на корпус) открытые проводящие части попадают под опасное напряжение. Чтобы обеспечить защиту людей от поражения электрическим током, защитные аппараты (плавкие предохранители или автоматические выключатели) должны быстро отключить поврежденную часть проводки или электрооборудования. Отключения происходят, следовательно, несколько чаще, чем в системах IT, но отпадает необходимость в непрерывном контроле состояния изоляции, что приводит к упрощению сети и к снижению ее стоимости.

В системе TN-C, предложенной немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) в 1913 году, совмещение нейтрального и защитного проводников дает некоторую экономию, но сопровождается недостатками, которые в настоящее время стали неприемлемыми. Наиболее существенными следует считать два из них:

1) так как проводник PEN через электроприемники гальванически связан с фазными проводниками, то его обрыв может привести к опасному повышению напряжения в той его части, которая после обрыва уже не соединена с землей, и на корпусах электрооборудования, а также на других открытых проводящих частях может возникать опасное напряжение (рис. 4);



Рис. 4. Возникновение опасного напряжения на корпусах электрооборудования при обрыве провода PEN

2) так как в нейтральном проводнике всегда протекает некоторый ток,вызванный неравномерной нагрузкой фаз, то напряжение проводника PEN относительно земли не равно нулю (составляя обычно несколько вольт) и имеет в разных точках электропроводки разные значения; такая неравномерность напряжения может оказаться опасной для микро-электронных устройств (например, ЭВМ), заземленных через проводник PEN и соединенных между собой по экранированным линиям слабого тока (рис. 5).



Рис. 5. Возникновение паразитного тока в экране кабеля связи между электронными устройствами при заземлении их корпусов через проводник PEN. Электронная часть электронных устройств не показана




Система TN-C в настоящее время уже не может рекомендоваться для электроустановок зданий, а может применяться только в сети между питающей подстанцией и зданиями. В вводном устройстве здания проводник PEN разветвляется на нейтральный и защитный (PE- и N-) проводники, а зажим разветвления соединяется с заземляющим устройством установки. Другими словами, в вводе в здание переходят с системы TN-C на систему TN-S. В системе TN-S, применение которой началось в Европе в 1930-х годах, защитный проводник не имеет гальванического соединения с рабочими проводниками, и в нормальном режиме работы в нем нет тока. Это обеспечивает как более надежную защиту людей от поражения электрическим током, так и требуемый режим работы микроэлектронных устройств. В настоящее время в странах восточной Европы начато постепенное переоборудование систем TN-C на системы TN-S. При проектировании новых зданий система TN-C уже не предусматривается.