В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй — потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземленной нейтралью (системы заземления TN). Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль источника питания (генератора или понижающего трансформатора). При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. Нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

• N — функциональный нуль;

• PE — защитный нуль;

• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального нуля — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников N и PE.

Система заземления TN-C (рис. 66). Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае — глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток.

Рис. 66. Схема заземления TN-C

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых — утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования возникает опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки не имеют земли. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять — соединять корпусные детали с нулевым проводом. Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S (рис. 67). Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями. TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) нуля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль источника питания.

Рис. 67. Схема заземления TN-S

Система TN-C-S (рис. 68). С целью удешевления оптимальной по безопасности системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE разработана система TN-C-S. Суть данного способа подключения состоит в том, что подача электричества с подстанции осуществляется с использованием комбинированного нуля PEN, подключенного к глухозаземленной нейтрали, который при входе в здание разветвляется на PE — нуль защитный — и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего нуля N.

Рис. 68. Схема заземления TN-C-S

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке «подстанция — здание» на проводнике PE, а следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, необходимо применение специальных мер по защите проводника PEN от повреждения.

2. Система заземления TT (рис. 69). При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, как правило, применяется система TN-C-S, и в данном случае практически невозможно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Поэтому все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нулем N. На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Рис. 69. Схема заземления TT

Рис. 70. Схема заземления IT

В городе TT используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

3. Система с изолированной нейтралью IT (рис. 70). Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает системы достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется либо абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением, как в системе IT. Такие способы подключения часто используют в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами и других ответственных объектах.

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника — I, а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления — Т. Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке «источник — потребитель» в архитектуре системы IT отсутствует.