Při projektování, instalaci a provozu elektroinstalací, průmyslových a domácích elektrických zařízení, ale i elektrických osvětlovacích sítí je jedním ze zásadních faktorů pro zajištění jejich funkčnosti a elektrické bezpečnosti přesně navržené a správně provedené uzemnění. Základní požadavky na uzemňovací systémy jsou obsaženy v článku 1.7 Pravidel elektrické instalace (PUE). V závislosti na tom, jak as jakými uzemňovacími strukturami, zařízeními nebo předměty jsou připojeny odpovídající vodiče, zařízení, pouzdra zařízení, zařízení nebo určité body sítě, se rozlišuje přirozené a umělé uzemnění.

Přirozené uzemňovací vodiče jsou jakékoli kovové předměty, které jsou neustále v zemi: piloty, trubky, tvarovky a další vodivé produkty. Vzhledem k tomu, že elektrický odpor proti šíření elektrického proudu a elektrických nábojů v zemi z takových objektů je obtížné kontrolovat a předvídat, je zakázáno používat při provozu elektrických zařízení přirozené uzemnění. Regulační dokumentace stanoví použití pouze umělého uzemnění, ve kterém jsou všechna připojení provedena na speciálně navržená uzemňovací zařízení.

Hlavním normalizovaným ukazatelem charakterizujícím, jak dobře je uzemnění provedeno, je jeho odpor. Zde je řízen odpor proti šíření proudu tekoucího do země tímto zařízením, zemní elektrodou. Hodnota odporu uzemnění závisí na typu a stavu půdy, jakož i na konstrukčních prvcích a materiálech, ze kterých je zemnící zařízení vyrobeno. Určujícím faktorem ovlivňujícím hodnotu odporu zemnící elektrody je oblast přímého kontaktu jejích základních desek, kolíků, trubek a dalších elektrod se zemí.

Typy systémů umělého uzemnění

Hlavním dokumentem upravujícím používání různých uzemňovacích systémů v Rusku je PUE (bod 1.7), vyvinutý v souladu se zásadami, klasifikací a metodami uzemňovacích systémů, schválený zvláštním protokolem Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC). Zkrácené názvy zemnících systémů se obvykle označují kombinací prvních písmen francouzských slov: “Terre” – země, “Neuter” – neutrální, “Isole” – izolovat, stejně jako anglicky: “kombinovaný” a “oddělený” – kombinované a oddělené.

  • T – uzemnění.
  • N – připojení k neutrálu.
  • I – izolace.
  • C – kombinace funkcí, připojení funkčních a ochranných nulových vodičů.
  • S – oddělené použití funkčních a ochranných nulových vodičů v celé síti.

V níže uvedených názvech umělých uzemňovacích systémů lze první písmeno použít k posouzení způsobu uzemnění zdroje elektrické energie (generátor nebo transformátor) a druhé – spotřebitel. Je obvyklé rozlišovat mezi uzemňovacími systémy TN, TT a IT. První z nich se zase používá ve třech různých verzích: TN-C, TN-S, TN-CS. Abychom pochopili rozdíly a způsoby konstrukce uvedených uzemňovacích systémů, je třeba podrobněji zvážit každý z nich.

1. Systémy s pevně uzemněným neutrálem (uzemňovací systémy TN)

Toto je označení systémů, ve kterých se pro připojení nulových funkčních a ochranných vodičů používá společný neuzemněný neutrál generátoru nebo snižovacího transformátoru. V tomto případě by měly být všechny elektricky vodivé části těla a obrazovky spotřebitelů připojeny ke společnému nulovému vodiči připojenému k tomuto nulovému vodiči. V souladu s GOST R50571.2-94 jsou nulové vodiče různých typů také označeny latinkou:

  • N – funkční “nula”;
  • PE — ochranná „nula“;
  • PEN – kombinace funkčních a ochranných nulových vodičů.

Zemnící systém TN, postavený pomocí pevně uzemněného neutrálu, se vyznačuje připojením funkční “nuly” – vodiče N (neutrál) k zemní smyčce, osazené vedle trafostanice. Je zřejmé, že v tomto systému není použito neutrální uzemnění pomocí speciálního kompenzačního zařízení – obloukového reaktoru. V praxi se používají tři poddruhy systému TN: TN-C, TN-S, TN-CS, které se od sebe liší různými způsoby připojení nulových vodičů “N” a “PE”.

READ
K čemu lze tekutý plast použít?

TN-C uzemňovací systém

TN-C uzemňovací systém

TN-C uzemňovací systém

Jak vyplývá z písmenného označení, systém TN-C se vyznačuje kombinací funkčních a ochranných nulových vodičů. Klasický systém TN-C je tradiční čtyřvodičové schéma napájení s třífázovým a jedním neutrálním vodičem. Hlavní zemnící sběrnicí je v tomto případě mrtvě uzemněný neutrál, se kterým je nutné propojit všechny otevřené části, pouzdra a kovové části zařízení schopných vést elektrický proud přídavnými neutrálními vodiči.

Tento systém má několik významných nevýhod, z nichž hlavní je ztráta ochranných funkcí v případě přerušení nebo vyhoření nulového vodiče. V tomto případě se na neizolovaných površích přístrojů a pouzder zařízení objeví životu nebezpečné napětí. Protože v tomto systému není použit samostatný ochranný zemnící vodič PE, všechny připojené zásuvky nemají uzemnění. Proto musí být použité elektrické zařízení vynulováno – pro připojení částí těla k nulovému vodiči. .

Pokud se při takovém zapojení fázový vodič dotkne pouzdra, spustí se automatická pojistka v důsledku zkratu a rychlým nouzovým vypnutím bude eliminováno nebezpečí úrazu elektrickým proudem osob nebo vznícení jiskřícího zařízení. Důležitým omezením při nuceném nulování domácích spotřebičů, kterého by si měl být vědom každý, kdo bydlí v místnostech napájených systémem TN-C, je zákaz používání dalších obvodů pro vyrovnání potenciálu v koupelnách.

V současné době je tato uzemňovací soustava zachována v domech patřících do starého bytového fondu a je využívána i v sítích veřejného osvětlení, kde je míra rizika minimální.

Systém TN-S

Zemnící systém TN-S

Zemnící systém TN-S

Progresivnější a bezpečnější než TN-C byl systém s oddělenými pracovními a ochrannými nulami TN-S vyvinut a implementován ve 30. letech minulého století. S vysokou úrovní elektrické bezpečnosti osob a zařízení má toto řešení jednu, ale poměrně velmi významnou nevýhodu – vysoké náklady. Vzhledem k tomu, že oddělení pracovní (N) a ochranné (PE) nuly je realizováno okamžitě na rozvodně, je třífázové napětí napájeno pěti vodiči, jednofázové – přes tři. Pro připojení obou nulových vodičů na straně zdroje se používá nulový vodič generátoru nebo transformátoru.

GOST R50571 a aktualizovaná verze PUE obsahují předpis pro zařízení na všech kritických zařízeních, jakož i na budovách ve výstavbě a po generální opravě napájecího zdroje založeného na systému TN-S, který poskytuje vysokou úroveň elektrické bezpečnosti. Bohužel vysoká úroveň nákladů a zaměření ruského energetického sektoru na schémata čtyřvodičového třífázového napájení brání široké distribuci a implementaci systému TN-S.

systém TN-CS

Uzemňovací systém TN-CS

Uzemňovací systém TN-CS

Aby se snížily náklady na bezpečnostně optimalizovaný, ale finančně náročný systém TN-S s oddělenými nulovými vodiči N a PE, bylo vytvořeno řešení, které umožňuje využít jeho předností s nižším rozpočtem, o něco více než náklady na energii. napájení pro systém TN-C. Podstatou tohoto způsobu připojení je, že elektřina je dodávána z rozvodny pomocí kombinované nuly „PEN“ připojené k pevně uzemněnému neutrálu. Který se při vstupu do objektu větví na „PE“ – ochrannou nulu, a další vodič, který plní funkci pracovní nuly „N“ na straně spotřebitele.

READ
Co potřebujete vědět při výběru laminátu?

Tento systém má podstatnou nevýhodu – v případě poškození nebo přepálení vodiče PEN v části trafostanice – budova se na PE vodiči a následně na všech souvisejících částech těla elektrických spotřebičů objeví nebezpečné napětí. Proto při použití systému TN-CS, což je zcela běžné, předpisy vyžadují speciální opatření k ochraně vodiče PEN před poškozením.

TT uzemňovací systém

TT uzemňovací systém

TT uzemňovací systém

Při dodávce elektřiny tradičním nadzemním vedením pro venkovské a příměstské oblasti, pokud je zde použit nebezpečný systém TN-CS, je obtížné zajistit dostatečnou ochranu kombinovaného zemnicího vodiče PEN. Zde se stále více používá systém TT, který zahrnuje „slepé“ uzemnění neutrálu zdroje a přenos třífázového napětí po čtyřech vodičích. Čtvrtá je funkce nula “N”. Na straně spotřebitele je proveden místní, zpravidla modulární kolíkový uzemňovač, ke kterému jsou připojeny všechny PE vodiče připojené k částem pouzdra.

Nedávno schválený pro použití na území Ruské federace se tento systém rychle rozšířil v ruském vnitrozemí pro zásobování energií soukromých domácností. V městských oblastech se TT často používá při elektrifikaci dočasných obchodních a servisních míst. U tohoto způsobu uzemnění je předpokladem přítomnost ochranných vypínacích zařízení a také provedení technických opatření na ochranu před bleskem.

2. Systémy s izolovaným neutrálem

Ve všech výše popsaných systémech je neutrál spojen se zemí, což je činí docela spolehlivými, ale ne bez řady významných nevýhod. Mnohem pokročilejší a bezpečnější jsou systémy, které používají izolovaný neutrál, který není absolutně spojen se zemí, nebo uzemněný pomocí speciálních zařízení a zařízení s vysokým odporem. Například jako v IT systému. Takové způsoby připojení se často používají v lékařských zařízeních pro napájení zařízení na podporu života, v podnicích na zpracování ropy a energetiky, ve vědeckých laboratořích se zvláště citlivými zařízeními a v dalších kritických zařízeních.

IT systém

IT uzemňovací systém

IT uzemňovací systém

Klasický systém, jehož hlavním rysem je izolovaný neutrál zdroje – “I”, stejně jako přítomnost ochranné zemní smyčky na straně spotřebitele – “T”. Napětí ze zdroje ke spotřebiči je přenášeno minimálním možným počtem vodičů a všechny vodivé části pouzder spotřebního zařízení musí být bezpečně spojeny se zemí. V architektuře IT systému není v sekci zdroj-spotřebitel žádný funkční vodič N nula.

Spolehlivé uzemnění – záruka bezpečnosti

Všechny stávající systémy uzemňovacích zařízení jsou navrženy tak, aby zajistily spolehlivý a bezpečný provoz elektrických spotřebičů a zařízení připojených na straně spotřebitele, jakož i vyloučily případy úrazu elektrickým proudem osob používajících toto zařízení. Při navrhování a konstrukci napájecích systémů, jejichž nedílnými prvky jsou funkční i ochranné uzemnění, by měla být minimalizována možnost výskytu napětí nebezpečného pro lidský život a zdraví na vodivých krytech domácích spotřebičů a průmyslových zařízení.

Zemnící systém musí buď odstranit nebezpečný potenciál z povrchu objektu, nebo zajistit činnost příslušných ochranných zařízení s minimálním zpožděním. V každém takovém případě mohou být náklady na technickou dokonalost nebo naopak nedostatečná dokonalost použitého uzemňovacího systému tím nejcennějším – lidským životem.

READ
Jak odstranit mastnotu z vnější strany mikrovlnné trouby?

Každý zná napájecí systémy s napětím až 1000 voltů na úrovni koncového uživatele. Přicházejí pouze ve dvou typech:

  • třífázový (tři fáze a pracovní nula), kde napětí mezi fázemi je 380 voltů a mezi každou fází a nulou je 220 voltů.
  • jednofázový (jedna ze tří fází ze společného vstupu do zařízení a pracovní nula), napětí mezi každou fází a nulou je 220 voltů.

U bezpečnostních systémů je ale situace mnohem složitější. Pro organizaci umělého uzemnění poskytuje GOST 5 systémů: TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT.

systém TNS2

Pravidla elektrické instalace (ELR) určují podmínky, na základě kterých projektanti vybírají systém uzemnění objektu. Je promítnuta do projektové dokumentace a nelze ji po uvedení zařízení do provozu měnit.

Ve většině případů se používá uzemňovací systém TN, který vyžaduje povinné uzemnění neutrálu zdroje energie. V tomto případě mohou být otevřené proudové části konečných elektrických instalací připojeny k neutrálu zdroje energie různými způsoby.

Každý z navrhovaných systémů umělého uzemnění má své výhody a nevýhody. Kterákoli z nich je přitom zaměřena na řešení otázek bezpečného provozu elektroinstalace a přítomnosti osob na místě.

symboly

Pro lepší pochopení materiálu se podívejme na přijaté konvence:

  • L1, L2, L3 – vodič, ke kterému je připojena fáze napájení. V jednofázových systémech se označuje písmenem L.
  • N je pracovní nula zdroje energie (nulový vodič).
  • PE – ochranná nula: je to také zemnící vodič připojený k zemnící elektrodě.
  • PEN je vodič, který kombinuje pracovní a ochranné nuly.

Nejbezpečnějším systémem je TN-S.

systém TNS3

Napájecí kabel pro připojení spotřebiče elektřiny ke zdroji energie je vyroben podle pětivodičového obvodu: tři fáze (L1, L2, L3), pracovní nula (N) a pracovní zem (PE). Ke kombinaci nuly a země dochází v nejbližší rozvodně. V případě nouze, pokud dojde k vyhoření pracovní nuly, zůstanou pouzdra elektroinstalace stále připojena k uzemnění. Ochrana proti úrazu elektrickým proudem je zajištěna bez ohledu na stav nulového vodiče. V souladu s tím se vnitřní vedení ke spotřebitelům provádí třížilovým vodičem (pro jednofázové připojení) nebo stejným pětivodičovým (v přítomnosti třífázových elektrických instalací: například elektrické pece nebo topné systémy) .

systém TNS4

Na vstupních panelech v každé místnosti jsou namontovány dvě samostatné svorkovnice: pracovní nula a ochranná zem.

systém TNS5

Spínací zařízení navíc nelze instalovat za „zemnící“ blok: spínače, jističe. Zemnící vodič od zemnící elektrody k elektroinstalaci nesmí mít po celé své délce odpojovací zařízení.

Můžete se zeptat: “A co zásuvka?” Když z něj vytáhnete zástrčku, zemnící vedení se skutečně otevře. Ale zároveň je elektroinstalace zcela bez napětí a přestává být nebezpečná.

Zemnícím systémem TN-S jsou dnes vybaveny všechny moderní bytové i nebytové budovy. Toto schéma se bohužel používá pouze v zařízeních, která byla uvedena do provozu nejdříve před 15–20 lety. Naprostá většina bytů postavených během SSSR je vybavena systémem TN-C. To neznamená, že všechna tato zařízení byla postavena v rozporu s SNiP. Prostě v té době byly standardy (včetně PUE) jiné.

READ
Jak škrábat parkety vlastníma rukama doma?

V ideálním případě by všechny stávající sítě měly být upgradovány na standard TN-S. To si ale vyžádá obrovské kapitálové investice. Navíc pokládání dalších zemních vedení z napájecích rozvoden není vždy technicky možné. To znamená, že na některých místech bude nutné vyměnit celou síť napájecích kabelů.

Uzemnění TN-C neposkytuje úplnou bezpečnost z následujících důvodů:

„Uzemnění“ a pracovní nula představují jednu čáru, která se nachází v napájecím kabelu od zdroje napájení ke spotřebiteli. Zemnící elektroda (zemní smyčka fyzicky spojená se zemí) je umístěna v těsné blízkosti napájecí rozvodny. Tento způsob organizace uzemnění se nazývá pevně uzemněný neutrál. Napájecí kabel se skládá ze čtyř žil: tří fází (L1, L2, L3) a pracovního nulového vodiče kombinovaného s pracovní zemí (PEN).

systém TNS6

Jelikož je pracovní nula pod zátěží (protéká jí aktivní elektrický proud), nachází se v tzv. rizikové zóně. Často se vyskytují případy, kdy tento vodič jednoduše vyhoří kvůli přehřátí. Co se stane s koncovými spotřebiteli, nechme stranou – napětí může vyskočit až na 600 voltů. Hlavním nebezpečím je, že všechny elektrické instalace v tomto případě ztratí své ochranné uzemnění. Dotykem na pouzdro, které může obsahovat fázový potenciál, je zaručeno, že osoba bude zasažena elektrickým proudem. Zvláštní nebezpečí při takové nehodě představuje současný dotyk elektrické instalace, která je pod napětím, a kovových konstrukcí, které mají fyzický kontakt se zemí: topné systémy, instalatérské práce, armatury ve stěnách. I mokrá cementová podlaha spojená s výztuží v potěru může způsobit tragédii.

V bytových domech a dalších zařízeních vybavených systémem TN-C obecně neexistuje ochranné uzemnění v obvyklém smyslu. Každý ví, jak vypadají zásuvky v sovětském stylu: nemají uzemňovací kontakty. I když je majitelé vymění za tříkolíkové moderní zásuvky, ochranná zemnící svorka zůstane nevyzvednutá: prostě ji není k čemu připojit.

Z tohoto důvodu je v zařízeních vybavených uzemněním TN-C v místnostech s vysokou vlhkostí (koupelny, vany, prádelny) zakázáno používat neuzemněné elektrické spotřebiče. Pokud instalujete kotel nebo pračku, je zakázáno jej připojovat k uzemnění (nebo organizovat dodatečný systém vyrovnání potenciálu) na základě pracovního neutrálu!

Je nutné zorganizovat zemnící elektrodu (úplný obvod, který má fyzický kontakt se zemí). Kromě toho musí parametry takového uzemňovacího vodiče odpovídat požadavkům Pravidel elektroinstalace.

Kovový roh o délce 50 cm, zaražený do předzahrádky u vchodu, není zemnicí vodič!

Poté je do bytu přiveden zemnící vodič (o průřezu min. 2.5 mm² a bez odpojovačů po celé délce), který je připojen přímo k elektroinstalaci. Samozřejmě je nutné nainstalovat zemnící štít nebo svorkovnici, připojit k ní zásuvky a pouzdra nebezpečných elektrických spotřebičů.

Pro minimalizaci problémů s obvodem TN-C byl zaveden systém uzemnění TN C S. Jedná se o jakýsi kompromis, přechodnou možnost ze starého C na moderní S.

Jak to funguje a jaký je rozdíl od TN-S?

Na libovolném místě je pevně uzemněný neutrál kombinován s ochranným uzemněním. Přesněji řečeno, z pracovní nuly se udělá větev. Takový bod je zpravidla organizován u vstupu napájecího kabelu do zařízení.

READ
Proč nosí na noze červenou nit?

systém TNS7

Na vstupním panelu spotřebitele (obvykle se jedná o obecný vstup v zařízení: bytový dům, kancelářská budova atd.) jsou již dvě sběrnice: pracovní nula a ochranná zem. Dále jdou ke spotřebitelům známé a bezpečné napájecí kabely: třívodičové až jednofázové elektrické instalace a pětivodičové až třífázové.

Do každého vstupního panelu bytu nebo samostatné místnosti uvnitř objektu vstupují ochranné zemnění a nulové vedení rozděleně. Pro koncového uživatele vypadá uzemňovací systém TN-CS jako běžný a bezpečný TN-S. Ve skutečnosti není úroveň zabezpečení zdaleka 100 %.

Proč systém TN-CS neposkytuje úplnou ochranu před úrazem elektrickým proudem? Slabé místo se nachází v oblasti od napájecí rozvodny k místu, kde se kombinuje nula a ochranné uzemnění. Pokud se na cestě z rozvodny, kde je pevně uzemněný neutrál připojen k zemnicímu vodiči, do vstupního rozvaděče na místě, přeruší vedení PEN, zůstanou všichni spotřebitelé bez zemnící smyčky.

systém TNS8

Při provádění velkých oprav na sovětských bytových zařízeních musí být zorganizován uzemňovací systém. Pro úsporu peněz se provádí podle schématu TN-CS. V nejlepším případě se při kombinaci vedení PEN s nově položenou ochrannou zemní sběrnicí provede elektrické připojení ke skutečné zemní smyčce. Většina domů má základní systém vyrovnání potenciálu, který má spolehlivý kontakt se zemí. Ale často, aby si týmy oprav zjednodušily svůj úkol, jednoduše nainstalují propojku mezi novou zemnící sběrnici a pracovní neutrál uvnitř vstupního rozvaděče.

Rada. Při uzavírání dohody se zhotovitelem velkých oprav je nutné předem projednat otázku uzemnění.

Co když je váš dům připojen přes systém TN-C a do další generální opravy zbývá ještě mnoho let? Uspořádejte individuální uzemnění v bytě, nebo se alespoň spojte se sousedy na chodbě. V opačném případě se používání moderních elektrospotřebičů (bojlery, elektrické trouby, pračky atd.) stane zdrojem zvýšeného nebezpečí.

Existují nešťastní řemeslníci, kteří mají trochu znalosti elektrotechniky, ale nechápou odpovědnost za porušení PUE. Často místo organizace uzemňovací smyčky v souladu s GOST je ochranná zemnicí sběrnice připojena k kovovým prvkům infrastruktury. V lepším případě se stoupačkami studené nebo teplé vody, v horším případě topným systémem.

Při stavbě domu byly tyto trubky skutečně připojeny k okruhu hlavního systému vyrovnání potenciálu. Zpočátku byl organizován fyzický kontakt se „zemí“. Ale během provozu (zejména pokud je váš dům starý několik desítek let) jsou celé části potrubí nahrazeny polypropylenem. O nějakém uzemnění v tomto případě samozřejmě nemůže být řeč.

Po zorganizování takového spojení je vlastník bytu ve falešné důvěře, že jeho bezpečnost je v naprostém pořádku. Navíc, když se na tělese elektroinstalace objeví nebezpečný potenciál (stačí napětí vyšší než 42 voltů), jsou ohroženi všichni sousedé.

Výkon

Jediným bezpečným způsobem je instalace zemnící smyčky v blízkosti vchodu (podle PUE) a přivedení spolehlivého vodiče na místo.

systém TNS9

Poté můžete instalovat úplné uzemnění v celém bytě. Samozřejmě je lepší svěřit tuto práci kvalifikovaným odborníkům.