В быту система с изолированной нейтралью не применима. Но она часто применяется в промышленности. Там, где необходимо обеспечить высокий уровень электробезопасности, при этом сохранив надежность электроснабжения. А также обеспечить безопасность людей там, где применение других систем заземления попросту невозможно.
Классический вариант системы IT связан с использованием только трех проводников фаз. Но существуют и сети с распределенной нейтралью, в которых используются и нулевые проводники. Во всех случаях нейтраль источника питания не связана с землей, либо подключена через приборы или устройства с большим сопротивлением, что фактически не меняют общей картины.
При использовании распределенной нейтрали для потребителя доступны как линейные, так и фазные напряжения сети. В обычной – только линейные. Для электродвигателей этот факт не играет никакой роли, им ноль не нужен для работы. А вот осветительные и бытовые приборы либо подключаются на междуфазное напряжение, либо питаются через разделительные понижающие трансформаторы.
Чем же она так хороша? Для этого рассмотрим, что происходит в системе TN при аварийных режимах работы:
- при прикосновении человека в токоведущим частям электроустановки он оказывается под фазным напряжением, что смертельно;
- до отключения поврежденного участка на них присутствует напряжение прикосновения. В особо опасных условиях этого может быть достаточно для поражения людей электрическим током;
- основной защитной мерой от косвенного прикосновения является защитное отключение. В результате мы однозначно теряем участок сети с повреждением;
- токи замыкания на землю в TN сотни - тысячи ампер, в зависимости от расстояния от источника питания. В системе ТТ - десятки ампер. Нагрев в точке повреждения пропорционален квадрату тока. Результат - возникновение дуги, кратковременной вспышки которой может хватить для взрыва или пожара.
- в некоторых условиях (например, в карьерах) очень трудно создать заземляющее устройство с характеристиками, требуемыми для безопасной эксплуатации системы TN.
Теперь определимся, как решает эти проблемы рассматриваемая система заземления:
- при прикосновении человека к токоведущим частям электроустановки человек теоретически не попадает под напряжение, так как нейтраль от земли изолирована и току протекать просто некуда. Но на самом деле, из-за наличия сопротивлений изоляции фазных проводников относительно земли на ее поверхности присутствует потенциал нейтрали. Чем выше сопротивление изоляции, тем меньший ток потечет через тело человека. Эти величины невелики и не столь опасны по сравнению с аналогичной ситуацией в системе TN.
- поскольку нейтраль изолирована, то замыкание одной фазы на землю не влияет на работу системы, линейные напряжения остаются неизменными. Опасность в этом случае представляет только прикосновение к фазным проводникам с неповрежденной изоляцией. Человек в данной ситуации оказывается под линейным напряжением сети. Отсюда важное требование: такое повреждение изоляции нужно найти как можно скорее. Для начала – узнать об его существовании. А следовательно – иметь устройство сигнализации о замыкании на землю (реле утечки).
- токи замыкания на землю отсутствуют или чрезмерно малы. Их недостаточно для разогрева места повреждения и образования дуги, что не вызывает пожаров и не становится причиной взрыва;
- требования к характеристикам ЗУ в отдельных электроустановках могут быть снижены;
Главное: косвенное прикосновение к корпусам, оказавшимся под напряжением, для людей в IT безопасно во всех случаях.
Небольшие по величине токи замыкания на землю, в том числе токи через тело человека определяются состоянием фазной изоляции электроустановки в целом. Но при определенных длинах проводников (кабельных линий) этой электроустановки усиливается влияние их суммарной емкости относительно земли. Которая, как известно, переменный ток проводит. Итогом становится увеличение рассматриваемых нами токов, что влечет ужесточение требований к времени существования замыкания на землю и необходимости реагировать на их появление мгновенно.
Прикосновение человека к токоведущим частям для системы IT тоже является замыканием на землю. И в случае с длинными линиями этот режим отсекается мгновенно, для чего на стороне питания устанавливается реле контроля утечки.
Это устройство, реагирующее на появление токов с любой из фаз электроустановки на землю. Если наличие реле необходимо, то без него включение питания происходить не должно. А при срабатывании защиты питание отключается мгновенно. Для чего команда от реле идет либо на независимый расцепитель вводного автоматического выключателя, либо на установленный сразу за ним контактор.
При достаточно разветвленной сети после срабатывания реле утечки возникает другая проблема: поиск поврежденного участка. Если электроустановка небольшая, это не вызывает трудностей: поочередное включение потребителей до срабатывания защиты. Но в сложных схемах электроснабжения, завязанных в единых технологический процесс, это неприемлемо.
Поэтому в тех же шахтах стараются использовать дополнительные реле утечки, устанавливаемые на отдельных присоединениях. Если в целях селективности задержать отключение питания на небольшое время, то сначала сработает защита ответвления с повреждением, что ускорит дальнейший процесс поиска.
Не надо путать IT с системами электроснабжения с изолированной нейтралью напряжением 6-35кВ. Данная аббревиатура приемлема только для электроустановок до 1000В, как и остальные: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT.
Спектр применения системы заземления IT весьма широк:
- горнорудная, нефтедобывающая, металлургическая и химическая промышленность;
- торфоразработки;
- железнодорожный и морской транспорт;
- метрополитен;
- специальное научное и испытательное оборудование;
- передвижная военная техника;
- медицинское оборудование;
- передвижные установки при питании от автономного источника (ПУЭ п.1.7.157).