В изложенных выше требованиях к типам заземления системы имеются существенные недостатки и противоречия, на которых следует остановиться более подробно.
Во-первых, как отмечалось выше, тип заземления системы в подразделе 312 стандарта представляется характеристикой питающей электрической сети. В то же время, в разделе 1 ГОСТ Р 50571.2 говорится о том, что стандарт устанавливает основные характеристики электроустановок зданий. Эта противоречивая информация не позволяет читателю дать однозначный ответ на главный вопрос: характеристикой какого объекта все-таки является тип заземления системы?
Первая буква в обозначении любого типа заземления системы указывает на наличие (буква «Т») или отсутствие (буква «I») заземления токоведущих частей источника питания. В электрических системах переменного тока источник питания обычно является составной частью низковольтной распределительной электрической сети. Он может представлять собой, например, вторичную обмотку трансформатора, установленного на трансформаторной подстанции напряжением 10 / 0,4 кВ.
|
|
Вторая же буква в обозначениях типов заземления системы говорит либо о выполнении заземления открытых проводящих частей (буква «Т»), либо о наличии электрической связи между открытыми проводящими частями и заземленной токоведущей частью источника питания (буква «N»). Так как в рассматриваемом стандарте устанавливаются характеристики электроустановок зданий, то, следовательно, открытые проводящие части, о ко-
19
торых идет речь в нормативных требованиях, являются неотъемлемой частью электроустановки здания или другой низковольтной электроустановки, подключенной к распределительной электрической сети.
Поэтому можно предположить, что тип заземления системы следует рассматривать в качестве основной характеристики низковольтной системы распределения электроэнергии, которая обычно включает в себя, с одной стороны, низковольтную распределительную электрическую сеть и, с другой стороны, подключенную к ней электроустановку здания. Применение этой характеристики только для распределительной электрической сети или только для электроустановки здания лишено какого-либо смысла, а иногда просто невозможно.
Несмотря на то, что характеристика «тип заземления системы» устанавливает принципы построения электрических цепей защитных проводников в каждом из перечисленных элементов системы распределения электроэнергии, корректное ее применение возможно лишь для указанной совокупности объектов. Руководствуясь только данными о построении электрических цепей защитных проводников в электроустановке здания, нельзя однозначно ответить на следующий вопрос: какой конкретно тип заземления системы реализован в совокупности «распределительная электрическая сеть - электроустановка здания»?
|
|
Действительно, при типах заземления системы TN-S, ТТ и ГГ электрические цепи защитных проводников, применяемых для защитного заземления открытых проводящих частей, имеют в электроустановках зданий одинаковое построение. Поэтому нельзя установить конкретный тип заземления системы, рассматривая только электроустановку здания в отрыве от распределительной электрической сети, к которой она подключена.
Привлекая дополнительный критерий - наличие или отсутствие заземления токоведущих частей источника питания, можно установить факт реализации в рассматриваемой системе распределения электроэнергии таких типов заземления системы, как ТТ или IT. Для окончательной идентификации типа заземления системы TN-S необходима проверка выполнения еще одного условия - наличия электрической связи между открытыми проводящими
20
частями электроустановки здания и заземленной токоведущей частью источника питания. Причем указанная связь должна осуществляться с помощью отдельного нулевого защитного проводника во всей системе распределения электроэнергии.
В многочисленных публикациях и изданиях широко используются словосочетания «электроустановка здания с типом заземления системы XX», «электроустановка здания XX» и другие. Все они указывают не только на то, что электроустановка здания соответствует требованиям, предъявляемым к конкретному типу заземления системы XX, но также и на то, что требованиям к указанному типу заземления системы отвечает и низковольтная распределительная электрическая сеть, к которой подключена электроустановка здания.
Если электроустановка здания соответствует типу заземления системы ГТ, то распределительная электрическая сеть не должна иметь заземленных токоведущих частей. Электроустановка здания будет соответствовать типу заземления системы TN-S только в том случае, если она подключается к распределительной электрической сети, имеющей нулевой защитный проводник, с помощью которого открытые проводящие части электроустановки здания соединяются с заземленной токоведущей частью источника питания.
Встречающееся словосочетание «сеть XX» также лишено смысла в том случае, если распределительную электрическую сеть рассматривать в отрыве от электроустановки здания. При подключении к одной и той же распределительной электрической сети трех электроустановок зданий можно реализовать три разных типа заземления системы: TN-C, TN-S и TN-C-S {см. рис. 2.15).
Иными словами, конкретный тип заземления системы может быть задан и реализован только для совокупности, состоящей из распределительной электрической сети и электроустановки здания. При этом построение электрических цепей защитных проводников в обоих элементах рассматриваемой системы распределения электроэнергии должно соответствовать требованиям, которые устанавливаются нормативной документацией для конкретного типа заземления системы.
21
Во-вторых, при реализации типов заземления системы TN открытые проводящие части электроустановки здания должны соединяться с заземленной токоведущей частью источника питания. В зависимости от особенностей конкретного типа заземления системы указанная связь во всей системе распределения электроэнергии должна выполняться следующим образом:
при типе заземления системы TN-C - совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником;
при типе заземления системы TN-S - отдельным нулевым защитным проводником;
|
|
при типе заземления системы TN-C-S - в распределительной электрической сети и в головной части электроустановки здания, которая непосредственно к ней присоединена, - PEN-проводником, а в оставшейся части электроустановки здания -нулевым защитным проводником.
В то же время, в стандарте имеется рисунок 31 Н (его фрагмент воспроизведен на рисунке 1.6 книги), который иллюстрирует тип заземления системы TN-C-S для электрических систем постоянного тока как результат сложения «системы TN-C1» и «системы TN-S». На этом рисунке так называемая «система TN-S» выполнена для части системы распределения электроэнергии (для части электроустановки здания). Она «начинается» от точки разделения РЕМ-проводника2 на защитный проводник и
1 Обозначения «система TN-C» и «система TN-S» взяты в кавычки,
так как они не являются сокращенными наименованиями соответст-
вующих им типов заземления системы TN-C и TN-S из-за имеющих ме-
сто противоречий в анализируемых требованиях стандарта. На указан-
ном рисунке представлен только один тип заземления системы -
TN-C-S. Системы TN-C и, тем более, системы TN-S здесь нет и быть не
может.
2 На рисунке 31 Н ГОСТ Р 50571.2 указан PEN-проводник, однако в
электрических цепях постоянного тока функции защитного и среднего
проводников может выполнять только РЕМ-проводник, а не PEN-про-
водник, который используется исключительно лишь в электрических
системах переменного тока. Далее в анализе нормативных требований
используется термин «РЕМ-проводник».
22
Рис 1.6. Система TN-C-S постоянного тока:
1 - заземление системы;
2 - открытые проводящие части
23
средний проводник. Между источником питания и точкой разделения РЕМ-проводника в головной части системы распределения электроэнергии (в головной части электроустановки здания) расположена так называемая «система TN-C».
В анализируемой ситуации для «системы TN-S» нельзя обеспечить электрическую связь между заземленной токоведущей частью источника питания и открытыми проводящими частями электроустановки здания с помощью защитного проводника, так как в распределительной электрической сети и в головной части электроустановки здания (в головной части системы распределения электроэнергии) применяется РЕМ-проводник. Рассматриваемая иллюстрация выглядит более чем странной. Она не согласуется с требованиями п. 312.2.4.1 ГОСТ Р 50571.2, в которых при характеристике типа заземления системы TN-S в системах постоянного тока сказано: «Заземленный линейный (фазный) проводник (например, L-)... или заземленный средний проводник (М)... отделены от защитного проводника (РЕ) во всей системе» (выделено авторами).
|
|
Таким образом, в требованиях стандарта имеются серьезные противоречия. С одной стороны, при типе заземления системы TN-S в соответствии с требованиями, изложенными в п. 312.2.1 и в п. 312.2.4.1 ГОСТ Р 50571.2, защитный проводник должен проходить через всю систему распределения электроэнергии. То есть этот проводник должен «начинаться» на заземленной токоведущей части источника питания и «заканчиваться» на открытых проводящих частях электроустановки здания.
С другой стороны, на рисунке 31Н ГОСТ Р 50571.2 (рис. 1.6 книги) показано, что защитный проводник в так называемой «системе TN-S» «начинается» не на источнике питания, а в произвольной точке системы распределения электроэнергии. Этой «начальной» точкой является точка разделения РЕМ-проводника на защитный проводник и средний проводник. Однако в этом случае открытые проводящие части электроустановки здания не могут иметь электрического соединения с заземленной токоведущей частью источника питания, выполненного только с помощью защитного проводника, так как в представленной системе распределения электроэнергии между защитным проводни-
24
ком и заземленной токоведущей частью источника питания имеется РЕМ-проводник.
Несмотря на то, что рассматриваемая иллюстрация типа заземления системы TN-C-S представлена в стандарте только для систем постоянного тока, аналогичные интерпретации этого типа заземления системы для электрических систем переменного тока уже появились в ряде публикаций и изданий. В некоторых книгах и статьях система TN-C-S рассматривается как результат «сложения» двух систем TN-C и TN-S, где в качестве «начальной» точки системы TN-S указывается точка разделения PEN-проводника.
Даже в некоторых нормативных документах, например, в ГОСТ Р 50669, имеются требования, в соответствии с которыми система TN-S может «начинаться» в произвольной точке системы распределения электроэнергии, а не от источника питания. В п. 4.2.5 этого стандарта говорится о том, что электроустановка здания из металла может подключаться к распределительному устройству рядом расположенного здания, например к квартирному щитку. И при этом предполагается возможным реализация типа заземления системы TN-S в совокупности «распределительная электрическая сеть - электроустановка здания из металла».
Процитированное требование ГОСТ Р 50669 не выдерживает критики уже по той причине, что электроустановки «рядом расположенных зданий» соответствуют, как правило, типам заземления системы TN-C и TN-C-S. Этим же типам заземления системы соответствуют и низковольтные распределительные электрические сети, в которых всегда имеются PEN-проводники, а нулевые защитные проводники никогда не применяются. Поэтому при подключении электроустановки здания из металла к существующей низковольтной распределительной электрической сети и, тем более, к низковольтному распределительному устройству электроустановки «рядом расположенного здания» нельзя реализовать тип заземления системы TN-S из-за отсутствия возможности выполнения требования п. 312.2.1 ГОСТ Р 50571.2. То есть в образованной системе распределения электроэнергии нельзя обеспечить электрическую связь между заземленной нейтралью трансформатора, который обычно является источником питания в существующей распределительной электрической сети, и открытыми проводящими частями электроустановки здания из
25
металла, применяя для этой цели только нулевой защитный проводник.
В-третьих, неопределенность требований ГОСТ Р 50571.2 к типам заземления системы усугубляется еще одним обстоятельством. В стандарте нет никаких указаний о том, что следует понимать под источником питания, который является одним из ключевых элементов рассматриваемой совокупности, включающей в себя низковольтную распределительную электрическую сеть и электроустановку здания. Более того, если для электрических систем переменного тока в стандарте говорится о заземлении источника питания, то для электрических систем постоянного тока речь идет о заземлении системы. Хотя на всех рисунках, где представлены электрические системы постоянного тока, указаны именно источники питания.
На основании схемы, приведенной на рисунке 1.6, можно сделать ошибочный вывод о том, что для системы TN-S в качестве источника питания вполне допустимо рассматривать любую часть низковольтной распределительной электрической сети переменного тока или головную часть электроустановки здания, в которой имеется штепсельная розетка, подключенная к электропроводке, содержащей PEN-проводник. Для «обоснования» такого вывода можно указать на факт разделения PEN-проводника при подключении к нему защитных контактов штепсельной розетки, а также на наличие нулевого защитного проводника в гибком кабеле, с помощью которого переносной или передвижной электроприемник класса I подключается к рассматриваемой штепсельной розетке.
Если предположить, что для системы TN-S в качестве источника питания может выбираться произвольная точка в распределительной электрической сети или в электроустановке здания, то теряется смысл в использовании характеристики «тип заземления системы». Прежде всего из-за того, что невозможно обеспечить сопоставимость объектов, для которых устанавливается эта характеристика.
Действительно, если в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50571.2 система TN-C всегда «начинается» от источника питания, а так называемая «система TN-S» может «начинаться»,
26
например, от штепсельной розетки, то классификация типов заземления системы накладывается на два различных по структуре, несопоставимых между собой объекта. Первым объектом является совокупность низковольтной распределительной электрической сети и подключенной к ней электроустановки здания, а вторым объектом - только часть электроустановки здания, включающая в себя, например, только одну штепсельную розетку и только один подключенный к ней переносной электроприемник класса I.
Проиллюстрировать необоснованность подобного подхода можно также на следующем примере. На рисунке 1.1, который полностью соответствует рисунку 31 С стандарта, показан общий вид системы TN-C. Открытая проводящая часть трехфазного электроприемника (он расположен с левой стороны рисунка) соединяется с PEN-проводником электроустановки здания (системы распределения электроэнергии) с помощью нулевого защитного проводника. Нулевой рабочий вывод рассматриваемого электроприемника также подключается к PEN-проводнику, но уже с помощью нулевого рабочего проводника. В рассматриваемой части электроустановки здания (в части системы распределения электроэнергии) PEN-проводник фактически разделяется на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники при подключении данного электроприемника.
Руководствуясь только фактом разделения PEN-провод-ника, можно заключить, что часть электроустановки здания (часть системы распределения электроэнергии), состоящая из рассматриваемого электроприемника и пяти проводников, подключенных к нему, соответствует типу заземления системы TN-S. Вполне правомерно также сделать вывод о том, что на рисунке 1.1 представлена не система TN-C, а система TN-C-S, которая «слагается» из «системы TN-C» и «системы TN-S».
Более того, основываясь только на факте разделения PEN-проводника на нулевой защитный проводник и нулевой рабочий проводник при подключении хотя бы одного переносного электроприемника класса I, можно утверждать, что электроустановок зданий (систем распределения электроэнергии), которые соответствуют типу заземления системы TN-C, на практике быть не может. Поэтому тип заземления системы TN-C является всего лишь
27
«теоретической» характеристикой низковольтной системы распределения электроэнергии, установленной требованиями рассматриваемого стандарта для лучшего разъяснения остальных «практических» характеристик - типов заземления системы TN-S, TN-C-S, ТТ и ГГ.
Имеется еще одно обстоятельство, которое не позволяет согласиться с анализируемой трактовкой типов заземления системы TN-C-S и TN-S. Если допустить возможность «начала» системы TN-S от точки разделения PEN-проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, то весьма проблематичным становится обеспечение надлежащего уровня электробезопасности во всей электроустановке здания или в ее части. Действительно, чрезвычайно сложно, а подчас практически невозможно обеспечить достаточный уровень электробезопасности при устройстве электроустановки здания с так называемым «типом заземления системы TN-S», если ее «источником питания» является штепсельная розетка с защитными контактами, установленная в соседнем здании, даже если она подключается к электропроводке, имеющей в своем составе медный PEN-проводник сечением 10 мм2 или более.
Из приведенного выше анализа требований ГОСТ Р 50571.2 можно сделать следующий вывод: в стандарте не определена суть понятия «тип заземления системы», а требования ко всем пяти типам заземления системы сформулированы неопределенно. Поэтому нормативные требования, изложенные в рассматриваемом стандарте, воспринимаются неоднозначно.
Такое положение объясняется прежде всего тем, что в стандарте, во-первых, отсутствуют определения исходных понятий и, во-вторых, имеются противоречия в его нормативных требованиях. Поэтому требования ГОСТ Р 50571.2 невозможно правильно применять при проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок зданий. Нельзя также корректно применять требования других нормативных документов, которые прямо или косвенно базируются на требованиях рассматриваемого стандарта к типам заземления системы.
28