Системи низьковольтних мереж - it, tn-c, tn-s

В основному зустрічаються, головним чином, три стандартні системи низьковольтних мереж:
- система IT. з ізолюванням всіх робочих провідників від землі (рис. 1);
- система TN-C. в якій захисний провідник суміщений з заземленим нейтральним провідником (рис. 2);
- система TN-S. з окремими захисним і нейтральним провідниками (рис. 3).

Мал. 1. Система IT. 1 вторинна обмотка трансформатора, що живить цю мережу, 2 електроприймач. В установці зазвичай використовується загальний для всіх електроприймачів захисний провідник (PE), але електроприймачі можуть заземлятся і окремо або групами

Мал. 2. Система TN-C. 1 вторинна обмотка трансформатора, що живить цю мережу, 2 електроприймач, 3 заземлення мережі, 4 заземлення установки

Мал. 3. Система TN-S. 1 вторинна обмотка трансформатора, що живить цю мережу, 2 електроприймач, 3 заземлення мережі, 4 заземлення установки

Міжнародні позначення систем низьковольтних мереж походять від французької мови. Перша літера показує, ізольована чи мережу від землі (I - isole) або використовується робоче заземлення (T - terre, 'земля'). Друга літера показує, чи пов'язані захисні провідники тільки з землею (T - terre) або ще й з нейтральною точкою мережі (N - neutre). Додаткова буква показує, суміщені чи нейтральний і захисний провідники (C - combine) або вони відокремлені один від одного (S - separe).

Міжнародні позначення провідників на малюнках 1, 2 і 3 взяті з англійської мови. Фазні провідники позначаються буквами і цифрами L1, L2 і L3 (live, 'під напругою'), нейтральний - буквою N (neutral), захисний - буквою P (protection, 'захист'), заземлення - буквою E (earth, 'земля' ), захисний заземлювальний - буквами PE, поєднаний защитно- нейтральний буквами PEN. В однофазному обладнанні фазний провідник зазвичай позначається буквою L. Щоб розрізняти провідники під час монтажу? І при обслуговуванні установки за забарвленням, ізоляцію фазних провідників фарбують в коричневий, чорний або сірий кольори; ізоляцію нейтрального провідника - в блакитний, а ізоляцію захисного провідника в жовто-зелений колір (смугастий, з приблизно однаковою шириною смуг). Провідник PEN маркується на кінцях додатковими блакитними кільцями або іншим подібним способом. Особливо важливим вважається правильне і чітке позначення захисних провідників. Місце приєднання захисного провідника до електроустаткування, як показано на малюнках, позначається символом захисного заземлення.

Раніше використовувалися й інші позначення, наприклад, для фазних провідників A, B і C (в СРСР) або R, S і T (в Центральній і Східній Європі). Для нейтральних і захисних провідників застосовувалася цифра 0. Незаземлені нейтральні провідники в електроустановках позначалися досить часто білим, заземлення нейтральні і захисні провідники - чорним кольором. Заземлений нейтральний провідник називався нульовим провідником (зараз міжнародними стандартами така назва не передбачається).

У мережах типу IT пошкодження ізоляції однієї фази відносно землі не викликає ніякого прямого небезпекою для людей чи обладнання і не вимагає, отже, негайного відключення. Ця система відрізняється тому підвищеною надійністю електропостачання і її застосовують у відповідальних випадках (в лікарнях, на залізничних вокзалах, в аеропортах, в установках обробки інформації, управління і зв'язку і т. П.). Такі мережі повинні бути забезпечені автоматичними пристроями постійного контролю опору ізоляції та виявлення струмів витоку.

У 1873 році, коли французький інженер Іполит Фонтен (Hippolyte Fontaine, 1833¬1917) на Віденській міжнародній електротехнічній виставці продемонстрував передачу електроенергії з генератора на двигун по дротах довжиною в 1 км, показав необхідність ретельно ізолювати дроти і електрообладнання від землі. Тому систему IT слід вважати найстарішою системою передачі електричної енергії. Захисне заземлення з'явилося в цій системі в 1898 році за пропозицією Німецького союзу електротехніків. У нових установках мережі IT передбачаються в разі підвищених вимог по безперебійності електропостачання.

У мережах типу TN при порушенні ізоляції (наприклад, при замиканні на корпус) відкриті провідні частини потрапляють під небезпечна напруга. Щоб забезпечити захист людей від ураження електричним струмом, захисні апарати (плавкі запобіжники або автоматичні вимикачі) повинні швидко відключити пошкоджену частину проводки або електрообладнання. Відключення відбуваються, отже, дещо частіше, ніж в системах IT, але відпадає необхідність в безперервному контролі стану ізоляції, що призводить до спрощення мережі і до зниження її вартості.

В системі TN-C. запропонованої німецьким концерном АЕГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) в 1913 році, поєднання нейтрального і захисного провідників дає деяку економію, але супроводжується недоліками, які в даний час стали неприйнятними. Найбільш істотними слід вважати два з них:

1) так як провідник PEN через електроприймачі гальванически пов'язаний з фазними провідниками, то його обрив може привести до небезпечного підвищення напруги в тій його частині, яка після обриву вже не з'єднана з землею, і на корпусах електрообладнання, а також на інших відкритих провідних частинах може виникати небезпечна напруга (рис. 4);

Мал. 4. Виникнення небезпечної напруги на корпусах електрообладнання при обриві проводу PEN

2) так як в нейтральному провіднику завжди протікає деякий струм, викликаний нерівномірним навантаженням фаз, то напруга провідника PEN щодо землі не дорівнює нулю (складаючи зазвичай кілька вольт) і має в різних точках електропроводки різні значення; така нерівномірність напруги може виявитися небезпечною для мікро-електронних пристроїв (наприклад, ЕОМ), заземлених через провідник PEN і з'єднаних між собою по екранованим лініях слабкого струму (рис. 5).

Мал. 5. Виникнення паразитного струму в екрані кабелю зв'язку між електронними пристроями при заземленні їх корпусів через провідник PEN. Електронна частина електронних пристроїв не відображено

Система TN-C в даний час вже не може рекомендуватися для електроустановок будівель, а може застосовуватися тільки в мережі між живильною підстанцією та будівлями. У ввідному пристрої будівлі провідник PEN розгалужується на нейтральний і захисний (PE- і N-) провідники, а затиск розгалуження з'єднується з заземлювальним пристроєм установки. Іншими словами, в вводі в будинок переходять з системи TN-C на систему TN-S. В системі TN-S, застосування якої почалося в Європі в 1930-х роках, захисний провідник не має гальванічного з'єднання з робочими провідниками, і в нормальному режимі роботи в ньому немає струму. Це забезпечує як більш надійний захист людей від ураження електричним струмом, так і необхідний режим роботи мікроелектронних пристроїв. В даний час в країнах східної Європи розпочато поступове переобладнання систем TN-C на системи TN-S. При проектуванні нових будівель система TN-C вже не передбачається.