Наличие защитного заземления является необходимым условия для безопасной эксплуатации любого электрооборудования. Оно позволяет защитить от риска появления опасного напряжения на открытых металлических частях электрооборудования, в норме не пребывающих под напряжением.
Контур заземления реализуется за счет способности грунта поглощать электрический заряд. Технически он представляет собой заглубленную в грунт металлическую конструкцию с низким электрическим сопротивлением. Если в результате пробоя изоляции на корпусе устройства появится напряжение, ток будет двигаться по цепи с наименьшим сопротивлением, то есть, через цепь заземления. Это позволит избежать риска электротравм, поскольку при прикосновении к оборудованию человека через него не потечет опасный ток.
Кроме того, цепь заземления используется для экранирования устройств от помех и наводок электромагнитного поля, для защиты от молниевых разрядов, а также как функциональный проводник в некоторых видах трехфазных электросетей.
Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) первый символ в названии системы заземления указывает параметры для источника питания, а второй заземление открытых частей электроустановок. Аббревиатура букв расшифровывается так:
T (terre — земля) — наличие заземления;
N (neuter — нейтраль) — присоединение к нейтрали источника (зануление);
I (isolated) — изолировано.
Нулевые проводники согласно ГОСТ обозначаются следующим образом:
N — нулевой рабочий проводник;
PE — нулевой защитный проводник;
PEN — совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник заземления.
Существуют три вида основных систем заземления:
Система TT – используется там, где необходима воздушная прокладка кабеля, например, в хозяйственных и частных строениях. Здесь нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части оборудования присоединены к отдельному электрически независимому заземлителю. Система ТТ применяется только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены и требует высококачественного заземления со стороны потребителя.
Термин «глухозаземленная» означает, что проводник N (нейтраль) присоединён напрямую к заземляющему контуру, который непосредственно смонтирован вблизи трансформаторной подстанции.
Система IT – нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены. В IT системе заземления токи утечки и электромагнитные поля сведены к минимуму, что делает ее востребованной для лабораторий и медицинских учреждений, в которых проводятся опыты и работы с чувствительной аппаратурой.
Система TN – нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электропроводки присоединены к нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников, поэтому в случае пробоя на корпус возникает короткое замыкание и срабатывает защитный автомат. Из-за высокого уровня безопасности такие системы получили наибольшее распространение и имеют три варианта реализации:
Подсистема TN-S - применение раздельных проводников нейтрали и заземления на всей протяженности линии обеспечивает наилучшую защиту от поражение током (аббревиатура S от слова separated - раздельный).
Подсистема TN-C – используется один нейтральный и заземляющий проводник на всей протяженности линии, что упрощает конструкцию (C от combined - объединённый). В настоящее время эта система в помещениях используется редко, поскольку обладает существенным недостатком – при обрыве нулевого провода утрачиваются защитные функции. Кроме того, ввиду отсутствия заземляющего проводника РЕ розетки не имеют земли и все используемое оборудование необходимо занулять, то есть соединять корпус с нулевым проводом.
Подсистема TN-C-S –в начале линии электропередачи от источника нейтральный и заземляющий проводник совмещены, но в точке ввода к потребителю совмещенный проводник PEN повторно заземляется и разделяется на нулевой рабочий проводник N и защитный проводник PE. Далее нулевой и защитный проводники ни в одной точке линии не совмещаются и приходят к потребителю раздельно. Оборудование здесь подключаются по 5-ти проводной схеме для повышения безопасности. Эта система требует особого внимания к защите проводника нейтрали и заземления на совмещенном участке, т.к. при его повреждении на заземляющем проводе может появиться опасное напряжение.
Сечение кабеля заземления определяется в зависимости от проводника фазы. Если для подключения фаз используется кабель менее 16 мм², то заземляющий проводник должен быть равен фазному. При сечении фазного проводника от 16 до 35 мм² для заземления применятся кабель 16 мм², а в случае использования фазных проводов свыше 35 мм² заземляющий проводник должен составлять половину фазного. Для систем TN-C и TN-C-S минимальное сечение заземления 10 мм² для медного провода и 16 мм² для алюминиевого.
Правильный выбор системы заземления и регулярный контроль её сопротивления гарантирует безопасность эксплуатации электрооборудования и исключает риск для обслуживающего персонала.