Критерии выбора систем TT, TN и IT

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Выбор не зависит от критериев безопасности. Три системы эквивалентны по защите людей при условии соблюдения всех правил монтажа и эксплуатации. Критерии выбора оптимальной системы зависят от нормативных требований, необходимой бесперебойности питания, рабочих условий и типов сети и нагрузок.

По защите людей три системы заземления сети (СЗС) эквивалентны при условии соблюдения всех правил монтажа и эксплуатации. Поэтому выбор не зависит от критериев безопасности.

Определить оптимальные системы можно путем объединения всех требований (нормы, бесперебойность питания, рабочие условия и типы сети и нагрузок) (см. рис. E16). Выбор определяется следующими факторами:

  • Во-первых, действующие нормы, которые в некоторых случаях вводят обязательное использование определенных типов СЗС.
  • Во-вторых, решение владельца в отношении электропитания – питание через частный трансформатор высокого/низкого напряжения (абонент высокого напряжения) или владелец имеет частный источник энергии (или разделительный трансформатор).
  TT     TN-S TN-C IT1 (a) IT2 (б) Примечания
Электрические характеристики
Ток повреждения (КЗ) - - - - - + - - Только система IT обеспечивает пренебрежимо малые токи первого замыкания на землю
Напряжение косвенного прикосновения - - - + - В системе IT напряжение косвенного прикосновения крайне мало при первом замыкании, но значительно при двойном
Напряжение косвенного прикосновения +/- -      - - + - В системе TT напряжение косвенного прикосновения крайне мало при эквипотенциальной системе, в ином случае – высокое
Защита
Защита людей от косвенного прикосновения + + + + + Все схемы СЗС эквивалентны при соблюдении правил
Защита людей при помощи аварийных энергоблоков + - - + - Системы, где защита обеспечивается с помощью УЗО, не чувствительны к изменению внутреннего сопротивления источника
Противопожарная защита (с УЗО) + + Не существ. + + Все схемы СЗС, в которых могут использоваться устройства УЗО, эквивалентны. Система TN-C запрещена в помещениях с опасностью пожара
Перенапряжения
Непрерывное перенапряжение + + + - + При первом замыкании в системе IT напряжение на исправных фазах увеличивается до линейного
Переходное перенапряжение + - - + - Системы с высокими токами повреждения (КЗ) могут вызывать переходные перенапряж.
Перенапряжение при отказе трансформатора (первичная/вторичная обмотка) - + + + + В системе TT имеется асимметрия напряжений между разными заземляющими электродами. Другие системы соединяются с одним заземляющим электродом
Электромагнитная совместимость
Устойчивость к близким разрядам молнии - + + + + В системе TT возможны асимметрии напряжений между заземляющими электродами. В системе TT имеется значительное сопротивление между двумя отдельными заземляющими электродами
Устойчивость к разрядам молнии на линиях среднего напряжения - - - - - Все системы заземления эквивалентны, когда линия высокого напряжения попадает под прямой разряд молнии
Непрерывное излучение электромагнитного поля + + - + + Подсоединение PEN к металлоконструкциям здания ведет к непрерывной генерации электромагнитных полей
Переходная неэквипотенциальность PE + - - + - РЕ не эквипотенциален при высоком токе повреждения (КЗ)
Бесперебойность питания
Отключение при первом замыкании на землю - - - + + олько система IT продолжает работать при первом замыкании на землю
Понижение напряжения при однофазном замыкании + - - + - Системы TN-S, TNC и IT (двойное замыкание) вызывают высокие токи повреждения (КЗ), которые могут привести к понижению фазного напряжения
Монтаж
Специальные устройства - + + - - Система TT требует использования УЗО. Система IT требует использования устройств контроля изоляции
Число заземляющих устройств - + + -/+ -/+ Система TT требует два отдельных заземляющих устройства. Система IT обеспечивает выбор между одним или двумя заземляющими устройствами.
Число проводников - - + - - Только система TN-C обеспечивает (в определенных случаях) сокращение числа проводников
Техобслуживание
Стоимость ремонтных работ - - - - - - - - Стоимость ремонтных работ зависит от степени повреждения, вызванного токами повреждения
Повреждение установки + - - ++ - Системы, вызывающие высокие токи повреждения (КЗ), требуют проверки после устранения повреждения

а) Система IT при "первом замыкании"
б) Система IT при "втором замыкании"


Рис. E16 : Сравнение систем заземления электрических сетей


Если владелец сделал выбор, решение по СЗС принимается после обсуждений с разработчиком сети (КБ, подрядчик). Обсуждения должны включать в себя следующее:

  • Во-первых, эксплуатационные требования (требуемый уровень бесперебойности питания) и рабочие условия (техобслуживание проводится электротехническим персоналом или нет, собственный или внешний персонал и т.д.).
  • Во-вторых, конкретные характеристики сети и нагрузок (см. рис. E17).


Тип сети Рекомендуется Используется Не рекомендуется
Крупная сеть с высококачественными заземляющими электродами для открытых проводящих частей (≤ 10 Ом)
Рис E17a.jpg
  TT, TN, IT (1)
или комбинацию
  
Крупная сеть с низкокачественными заземляющими электродами для открытых проводящих частей (> 30 Ом)
Рис E17a.jpg
TN TN-S IT (1)
TN-C
Зона возмущения (например, теле- или радиопередатчик)
Рис E17b.jpg
TN TT IT (2)
Сеть с высокими токами утечки (> 500 мА)
Рис E17c.jpg
TN (4) IT (4)
TT (3) (4)
  
Сеть с наружными воздушными линиями
Рис E17d.jpg
TT (5) TN (5) (6) IT (6)
Аварийный резервный энергоблок
Рис E17e.jpg
IT TT TN (7)
Тип нагрузок
Нагрузки, чувствительные к высоким токам повреждения (КЗ)(двигатели и т.д.)
Рис E17f.jpg
IT TT TN (8)
Нагрузки с низким уровнем изоляции (электропечи, сварочные аппараты, нагревательные элементы, погружные нагреватели, кухонное оборудование)
Рис E17g.jpg
TN (9) TT (9) IT
Многочисленные 1-фазные нагрузки «фаза-нейтраль» (подвижные, полустационарные, передвижные)
Рис E17h.jpg
TT (10)
TN-S
  IT (10)
TN-C (10)
Нагрузки со значительными рисками (подъемники, конвейеры и т.д.)
Рис E17i.jpg
TN (11) TT (11) IT (11)
Многочисленные вспомогательные устройства (станки)
Рис E17j.jpg
TN-S TN-C
IT (12 bis)
TT (12)
Прочее
Питание через силовой трансформатор с соединением «звезда-звезда» (13)
Рис E17k.jpg
TT IT
Без нейтрали
IT (13)
С нейтралью
Помещения с риском пожара
Рис E17l.jpg
IT (15) TN-S (15)
TT (15)
TN-C (14)
Увеличение уровня мощности абонента низковольтной сети общего пользования, требуется частная подстанция
Рис E17m.jpg
TT (16)    
Установка с частыми изменениями
Рис E17n.jpg
TT (17)   TN (18)
IT(18)
Установка с неопределенной непрерывностью цепей заземления (рабочие участки, старые установки)
Рис E17o.jpg
TT (19) TN-S TN-C
IT (19)
Электронное оборудование (компьютеры, ПЛК)   TN-S TT TN-C
Сеть контроля и управления машинами, датчики ПЛК и приводы   IT (20) TN-S, TT  


(1) Когда СЗС не предписывается нормами, она выбирается по уровню рабочих характеристик (бесперебойность питания, которая требуется по соображениям безопасности или необходима для обеспечения производительности, и т.д.).
Независимо от СЗС, вероятность повреждения изоляции повышается при увеличении протяженности сети. Может потребоваться разделить сеть, чтобы облегчить локализацию повреждений и позволить реализовать систему, рекомендованную выше, для каждого типа установки.
(2) Риск дугового разряда на ограничителе перенапряжений превращает изолированную нейтраль в заземленную нейтраль. Эти риски повышены для районов с частыми грозами или для установок с питанием через воздушную сеть. Если система IT выбирается для обеспечения повышенного уровня бесперебойности питания, разработчик системы должен точно рассчитать режим отключения при втором повреждении (КЗ).
(3) Риск излишних отключений УЗО.
(4) Независимо от СЗС, идеальное решение состоит в изоляции проблемной секции, если ее можно легко определить.
(5) Риск однофазных КЗ на землю, нарушающих эквипотенциальность.
(6) Фактор неопределенности, связанный с изоляцией, из-за влажности и проводящей пыли.
(7) Система TN не рекомендуется из-за риска повреждения генератора в случае внутреннего отказа (КЗ). Более того, если генераторы питают защитное оборудование, система не должна срабатывать при первом замыкании.
(8) Ток между фазой и землей может в несколько раз превышать In с риском повреждения обмоток двигателей или повреждения магнитопровода.
(9) Чтобы обеспечить бесперебойное питание и безопасность, необходимо (и настоятельно рекомендуется) отделить эти нагрузки от остальных нагрузок установки (трансформаторы с местным соединением нейтрали), независимо от СЗС.
(10) Если обеспечение качества оборудования не является приоритетной задачей при проектировании, существует риск быстрого снижения сопротивления изоляции. Система TT с УЗО представляет оптимальное решение этих проблем.
(11) Необходимо учитывать, что подвижность нагрузки этого типа приводит к частым повреждениям. Независимо от системы СЗС, рекомендуется запитывать эти цепи через трансформаторы с местным соединением нейтрали.
(12) Требует использования трансформаторов с местной системой TN для предотвращения эксплуатационных рисков и излишних отключений при первом повреждении (КЗ) (ТТ) или двойном повреждении (КЗ) (IT).
(12 bis) С двойным разрывом в цепи управления.
(13) Чрезмерное ограничение тока однофазного КЗ из-за высокого значения сопротивления нулевой последовательности (в 4-15 раз больше сопротивления прямой последовательности). Эта система должна заменяться схемой «звезда-треугольник».
(14) Высокие токи повреждения делают опасной систему TN. Система TN-C запрещена.
(15) Независимо от системы, УЗО должно устанавливаться на In < 500 мА.
(16) На установке с низковольтным питанием должна использоваться система ТТ. Использование этой системы допускает только минимальное количество изменений существующей сети (не должны прокладываться дополнительные кабели, не должны изменяться устройства защиты).
(17) Для использования не требуется высококвалифицированный обслуживающий персонал.
(18) Установка этого типа требует особого внимания к обеспечению безопасности при техобслуживании. Необходимо профилактическое обслуживание системы TN, в ином случае со временем потребуется высококвалифицированный персонал для обеспечения безопасности.
(19) Риски разрыва проводников (питание, защита) могут привести к потере эквипотенциальности открытых проводящих частей. Рекомендуется и часто обязательна система TT или TN-S с УЗО на 30 мА. Система IT может использоваться только в специальных случаях.
(20) Это решение позволяет избежать излишних отключений при случайных утечках на землю.


Рис. E17 : Влияние сети и нагрузок на выбор системы заземления