Система заземления TT в частном доме

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:

1. Строительных домиков и бытовок;
2. Павильонов и торговых точек, киосков и металлических контейнеров;
3. Помещений с повышенной влажностью или с поверхностью стен изготовленных из диэлектрика;
4. Коттеджей и частных домов при подключении к трехфазной 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:

R=50B/Iср.УЗО

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:

1. Несущий металлический каркас здания;
2. Металлические трубы водопровода (горячего и холодного водоснабжения) газовые и трубы отопления, если они выполнены из металла;
3. Металлические короба вентиляции и кондиционирования;
4. Контур заземления грозозащиты, если такой имеется.

Особенности системы заземления ТТ

Система ТТ – система, в которой нейтраль силового трансформатора глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали силового трансформатора.

Эта система разработана для мобильных зданий, сделанных из металла или с металлическим каркасом, предназначенных для уличной торговли и бытового обслуживания населения (торговые павильоны, киоски, палатки, летние кафе, будки, фургоны и т.д.). Большую популярность система ТТ стала набирать и в домах в частном секторе.

Как видно из рисунка, в системе ТТ фазный L и нулевой рабочий N проводники электрически не связаны с нулевым защитным РЕ. Здесь делается свой контур заземления, который заводят в дом и подключают в местный внутренний щит.

От щита защитный проводник РЕ разводится по всем розеткам, а также подводится к месту крепления ламп освещения, чтобы заземлить металлические корпуса люстр. Как видите, система проста, но также имеет свои недостатки.

Например: произошло короткое замыкание фазы на «землю».

Автоматический выключатель здесь вряд ли поможет, так как сопротивление между фазным проводником и собственным контуром заземления очень велико. Ток, который возникнет между ними, будет очень мал и автоматический выключатель его не почувствует, так как такой ток не будет являться током короткого замыкания.

Если же будет стоять устройство защитного отключения типа УЗО, реагирующее на
токи утечки, то оно сработает и отключит питание. При коротком замыкании фазы и рабочего нуля выручит автоматический выключатель, а УЗО не среагирует. Поэтому в системе ТТ применяется комбинированная защита от действия электрического тока. А это получается немного дороговато — но жизнь дороже.

При построении схемы питания дома обязательное условие использования не менее двух устройств защитного отключения типа УЗО: одно общее на входе и одно после счетчика. Второе УЗО будет дублировать первое, на тот случай, если первое выйдет из строя.

Приведу оптимальную схему, где дом делят на группы потребителей, и уже для каждой группы устанавливают свое дополнительное УЗО. Например: санузел – группа №1, подсобное помещение – группа №2, комнаты – группа №3, кухня и прихожая – группа №4. Рассмотрим внутреннюю комплектацию и монтаж главного распределительного щита.

Система ТТ предназначена для обеспечения заземления зданий, у которых невозможно создать необходимые условия по электробезопасности для использования подсистем TN.

В первую очередь таким условием является ненадежность воздушных линий электропередач и отсутствие дублирующего заземления на опорах.

Также ТТ применяется для обеспечения безопасности мобильных построек и здания, имеющих токопроводящие поверхности (киоски, контейнеры, вагончики, сделанные из металла).

Особенность этой системы сводится к тому, что заземляющие контуры применяются отдельно для подстанции и помещения, поэтому никаких нулевых проводников между ними нет.

К тому же в этой системе не допускается какое-либо пересечение между N и РЕ-проводниками. То есть, для каждого из них должен предусматриваться свой заземляющий контур.

Благодаря таким конструктивным решениям удается обеспечить изоляцию токопроводящих поверхностей, а также зданий от возможного обрыва линии электропередач.

Отметим, что при организации ТТ требуется использование устройств защитного отключения (УЗО) на все группы линий электросети, чтобы обеспечить защиту от случайного контакта с токоведущими частями электроприборов, а также для безопасности в случае образования утечки тока в доме.

Она обладает высокими показателями по безопасности, и отлично подходит для частных домов, временных строений и т. д.

К недостаткам же ТТ относится надобность в тщательном подборе защитных автоматических выключателей и правильный расчет их рабочих параметров.

К тому же существует вероятность одновременного отказа УЗО и пробоя фазы на корпус электроприбора.

В результате вся линия РЕ-проводника и открытые токопроводящие участки оказываются под напряжением.

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.

Расшифровка обозначения схемы TT

Название и расшифровка системы заземления ТТ указывает на её основные особенности:

1. 1. Т (англ. terra — земля). Показывает, что нейтраль источника питания, как в системах TN, подключена к заземлению без автоматов и переключателей.
2. 2. Т (англ. terra — земля). Указывает, что все элементы корпуса подключены к защитному заземлению возле здания.

Из названия видно, что заземление РЕ не связано с питающим трансформатором и подключается к собственному контуру заземления. Именно наличие этого контура является основным отличием схемы заземления ТТ от систем типа TN, в которых корпус оборудования и заземляющие клеммы соединены с нейтралью источника питания проводами PE или PEN.

Схема исполнения системы заземления TT

Принцип работы защиты типа ТТ заключается в том, что провод заземления РЕ подключается к независимому контуру заземления и не связан с источником питания. При этом элементы конструкции здания и коммуникации оказываются заземлёнными и не соединёнными с источником питания.

Даже при установке трансформаторной подстанции рядом со схемой заземления TT контур нейтрали трансформатора и контур заземления не соединяются.

Замыкание на корпус

Замыкание на корпус в системе TN-C-S — исходя из определения системы TN-C-S, электрически то же самое, что и короткое замыкание между фазой и нулём. Сопротивление петли фаза-ноль должно быть таким, чтобы гарантированно вызвать сработку электромагнитного расцепителя АВ для его почти мгновенного отключения. Для АВ характеристики «C», для сработки электромагнитного расцепителя ток должен превысить номинал не менее, чем в 10 раз.

Согласно ПУЭ, п.1.7.79, в системе TN при коротком замыкании на корпус, групповой АВ должен отключаться не более, чем за 0,4 с. Это значение считается достаточными для обеспечения электробезопасности при косвенном прикосновении.

Такое время может дать только электромагнитный расцепитель автоматического выключателя. В том же пункте указано, что в цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с. Это время тепловой расцепитель тоже не всегда может выдать, и надежда опять же только на электромагнитный расцепитель.

Расчёт АВ (характеристика С) обычно такой: его номинал умножают на 10 (это кратность сработки электромагнитного расцепителя) и на 1,1. Например, чтобы АВ С16 отключился за положенное время, ток КЗ должен достичь 16 * 10 * 1,1 = 176А. А для этого сопротивление петли фаза-ноль должно быть не более 230 / 176 = 1,3 Ома.

В грамотно построенной системе так и есть. Но если электропроводка рассчитана неправильно и сечение проводов заужено, то сопротивление петли возрастает, что может привести к несработке электромагнитного расцепителя. Тепловой расцепитель может задуматься на несколько десятков секунд, в течение которых проводка может разогреться, и ещё более увеличить своё сопротивление и дальнейший разогрев вплоть до самовоспламенения.

Замыкание на корпус в системе TT — очень опасное явление, потому что редко когда сопротивление растеканию электрического тока собственного контура заземления достигает требуемых для сработки электромагнитного расцепителя величин. Именно поэтому в системах TT использование УДТ (УЗО, дифавтомата) обязательно. Вся защита от косвенного прикосновения в этой системе полностью ложиться на УДТ.

Если УДТ вдруг не сработает по утечке, то тепловой расцепитель АВ будет греться несколько десятков секунд, прежде чем должен будет сработать. Но поскольку разогретый за это время кабель ещё повысит своё сопротивление, то ток цепи уменьшится и время отключения АВ ещё больше увеличится. Это в итоге может привести к воспламенению кабеля.

Кроме того, пока тепловой расцепитель не сработал, на корпусах приборов будет висеть потенциал, причём это будет более высокий потенциал, чем при замыкании на нейтраль.

Какие требования предъявляются к системе TT

В ПУЭ 1.7.59 указывается, где применяется система заземления TT и основные технические условия для этой конструкции.

1. Установка УЗО

Система ТТ является более опасной и не обеспечивает такую же надёжную защиту от поражения электрическим током, как схема TN-S. Поэтому при монтаже этой схемы является обязательной установка на все линии электропроводки УЗО с порогом срабатывания тока утечки не более 30мА.

Такое требование аргументировано тем, что при перекрытии фазы на заземленный корпус оборудования ток короткого замыкания может быть настолько мал, что автоматический выключатель не сработает. Следовательно, единственной защитой в этом случае будет Устройство Защитного Отключения (УЗО).

2. Отсутствие связи между N и PE проводниками

Нейтральный провод N и заземляющий РЕ запрещено соединять между собой. Именно это разделение является отличительной особенностью системы типа ТТ.

В ПУЭ п.1.7.59 указано, что она применяется только в том случае, если требования для других схем защиты невозможно выполнить, а соединение N и РЕ преобразовывает схему TT в одну из систем типа TN, требования к которой в данной ситуации невыполнимы.

3. Качественный контур заземления

Одним из основных элементов защиты типа TT является контур заземления. В отличие от других схем он находится возле здания с этой защитной системой. Главным параметром контура является его сопротивление. Для надёжной работы контур необходимо регулярно осматривать и проверять его прибором для проверки заземления.

Разница между системами TT и TN

Система заземления TT — это когда с линии вы берёте только фазу (L) и ноль (N), а защитный проводник (PE) берёте только со своего собственного заземлителя. Эта система допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены (ПУЭ, п.1.7.59). Например, когда воздушная линия выполнена голыми проводами, что повышает вероятность обрыва её нейтрального проводника.

Система заземления TN(тут мы будем говорить о TN-C-S) — это когда с линии вы берёте фазу (L) и совмещённый нулевой рабочий и нулевой защитный проводник (PEN), после чего разделяете его во ВРУ на нулевой (N) и защитный (PE) проводники. При этом, если ввод осуществляется не воздушной линией, а кабелем, то собственного заземлителя у вас может и не быть. Если же ввод осуществляется воздушной линией, то шина PE, которая участвует в разделении, заземляется на собственный заземлитель. Это называется «повторным заземлением».

Коротко и понятно о расшифровке:

Первая буква — состояние нейтрали относительно земли:

• Т — заземлённая нейтраль (лат. terra), то есть нейтральный провод заземлён у трансформатора и на некоторых опорах линии;
• I — изолированная от земли нейтраль (англ. isolation).

Вторая буква — состояние защитного проводника в доме:

• Т — защитный проводник непосредственно заземлён на собственный контур;
• N — защитный проводник соединён с заземлённой нейтралью линии.

Буквы после второй N определяют состояние совмещения или разделения функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

• С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник) (англ. combined);
• S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники разделены (англ. separated).

Таким образом, TN-C-S — это система TN, в которой в магистральной линии функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике, а во ВРУ этот проводник разветвляется на нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE).

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное – жизнь человека.

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.

Вопрос-ответ

Теперь пройдемся по некоторым вопросам, касающимся заземления жилищ, которые часто задают люди.

Вопрос 1: Какой лучше использовать материал при установке заземлений?

Это важный вопрос, поскольку от этого зависит работоспособность всей сети.

Ответ:

Основными в заземлении являются контуры, которые обеспечивают отвод электрического тока и рассеивание его в землю.

Для создания контуров применяются изделия из металла или меди. Состоит он из вертикальных (электродов) и горизонтальных (обвязки) электродов.

Согласно ПУЭ в качестве вертикальных электродов можно использовать стальные пруты диаметром 16 мм.

Или же уголки сечением 100 мм и толщиной не менее 4 мм.

Подойдут и стальные трубы диаметром 32 мм, со стенками не менее 3,5 мм.

Если же материал изготовления электродов – медь, то можно использовать пруты диаметром 12 мм, трубы – 20 мм.

Для обвязки же подойдут стальные пруты на 10 мм или лента сечением 100 мм.

Что касается меди, то помимо прутов и труб для обвязки можно использовать медный многожильный трос сечением не менее 35 мм.

Что касается проводников, то для организации N и PEN-проводников должны использоваться медные провода сечением не менее 10 мм, и алюминиевые – не менее 16 мм.

Подробнее читайте здесь – как сделать заземление в частном доме.

Вопрос 2: Как распознать, какая система используется в доме?

Ответ:

Если нет возможности узнать в технической документации, какая из систем применена в доме, то можно узнать ее по определенным признакам.

Следует посмотреть на вводную проводку в ВРУ. Если при однофазной сети на ВРУ подходит 2 провода или 4 – при трехфазной сети, то это указывает на использование TN-C или TN-C-S.

Далее следует рассмотреть клемму подключения PEN-провода, если на ней происходит разделение проводки, то есть после ввода далее на квартиры идет отдельно N и PE-проводники, то это указывает на использование TN-C-S системы.

Если же количество входящих проводов на 1 больше (однофазная – 3 провода, а трехфазная – 5 проводов) – это означает, что в доме установлена система TN-S.

Вопрос 3: Если в доме используется система TN-C, можно ли ее модернизировать?

Ответ:

Переделать TN-C под более современную вполне можно. И для этого лучше использовать TN-C-S.

В таком случае не придется менять нулевой проводник на участке от подстанции к ВРУ.

Для доработки существующей системы достаточно будет провести монтаж дополнительного провода от ВРУ до распределительного щита, а также провести расщепление PEN-проводника на N и PE.

Проложенный провод и будет играть роль защитного проводника (РЕ). Важно только после расщепления его дополнительно заземлить.

Важно знать: Как правильно монтировать электропроводку в деревянном доме.

Но помните, модернизация системы должна проводиться только квалифицированными специалистами. С электричеством шутки плохи.