Системы TN-C и TN-C-S

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 50571.2, стандарта МЭК 60364-3, главы 1.7 ПУЭ седьмого издания и стандарта BS 7671 при типе заземления системы TN-C функции нулевого защитного (защитного) и нулевого рабочего (нейтрального) про­водников объединены в PEN-проводнике во всей системе распре­деления электроэнергии. При типе заземления системы TN-C-S PEN-проводник имеет место в одной части системы распределе­ния электроэнергии, а в других ее частях используются нулевые защитные и нулевые рабочие проводники. Например, в низко­вольтной распределительной электрической сети и в головной части электроустановки здания (в распределительных электриче­ских цепях) применяется PEN-проводник. В оставшейся части электроустановки здания (в групповых электрических цепях) ис­пользуются нулевые защитные и нулевые рабочие проводники.

Главным критерием, на основании которого делается вывод о наличии или отсутствии в рассматриваемой совокупности типа заземления системы TN-C-S, является разделение PEN-провод-ника на нулевой защитный проводник и нулевой рабочий провод­ник. При отсутствии разделения PEN-проводника в распредели­тельной электрической сети и в электрических цепях подключен­ной к ней электроустановки здания можно говорить о реализации в рассматриваемой системе распределения электроэнергии типа заземления системы TN-C. Если PEN-проводник разделяется, то обычно говорят о реализации в системе распределения электро­энергии типа заземления системы TN-C-S.

Однако различие между системами TN-C и TN-C-S, кажу­щееся на первый взгляд весьма простым, при более тщательном анализе оказывается условным (неопределенным). Причем, часто не представляется возможным однозначно установить, какой кон­кретно тип заземления системы реализован в исследуемой сово­купности «распределительная электрическая сеть - электроуста­новка здания». Представленный ниже анализ, выполненный для

94

случая, когда PEN-проводник разделяется в электроустановке здания, подтверждает эту мысль.

Прежде всего, следует уяснить требования к PEN-провод-нику, которые предъявляют к нему нормативные документы, а также его место в электроустановке здания. В соответствии с тре­бованиями ГОСТ Р 50571.3 и ГОСТ Р 50571.10 функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников могут быть совме­щены в одном проводнике при выполнении следующих условий¹:

площадь поперечного сечения медного проводника должна быть не менее 10 мм², алюминиевого - не менее 16 мм²;

часть электроустановки здания, в которой имеется PEN-проводник, не должна быть защищена устройствами защитного отключения (УЗО), реагирующими на дифференциальный ток²;

PEN-проводник должен подключаться к зажиму, предназна­ченному для присоединения защитного проводника;

если в какой-либо точке электроустановки здания PEN-про­водник разделяется на нулевой защитный и нулевой рабочий про­водники, то за этой точкой (по току электроэнергии) запрещается их объединение.

В главе 1.7 ПУЭ содержатся аналогичные требования к PEN-проводникам, которые применяются в многофазных элек­трических цепях. Однако Правила не допускают использование PEN-проводников в однофазных электрических цепях перемен­ного тока и в электрических цепях постоянного тока³. В качестве защитного проводника в этих электрических цепях должен при­меняться отдельный защитный проводник. Это требование, изло­женное в п. 1.7.132 ПУЭ, не распространяется на ответвления от низковольтных ВЛ к однофазным электроустановкам.

¹ Аналогичные требования к PEN-проводникам имеются в стандар­-
тах комплекса МЭК 60364 и в стандарте BS 7671.

² Устройства защитного отключения, в зависимости от своего испол­-
нения, должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 50807 [21],
ГОСТ Р 51326.1 [22], ГОСТ Р 51327.1 [23] или ГОСТ Р 50030.2 [24].

³ В электрических цепях постоянного тока применяются РЕМ-про-
водники, а не PEN-проводники.

95

По сравнению с требованиями, которые изложены в ГОСТ Р 50571.3 и в ГОСТ Р 50571.10, требования ПУЭ сущест­венно сужают область применения PEN-проводников. PEN-npo-водники могут использоваться только в многофазных электриче­ских цепях переменного тока низковольтных электроустановок. Кроме того, процитированные требования главы 1.7 ПУЭ содер­жат погрешность, которая обусловлена тем, что при их формули­ровании не была учтена граница между электроустановкой здания и низковольтной распределительной электрической сетью.

Если электроустановка здания подключается к воздушной линии электропередачи, а ответвление от ВЛ к вводу и ввод в электроустановку здания выполняются кабелем, изолированными проводами или самонесущими изолированными проводами, кото­рые подключаются к вводным зажимам вводно-распределитель-ного устройства, то граница между электроустановкой здания и низковольтной распределительной электрической сетью обычно проходит по указанным вводным зажимам.

Если ответвление от ВЛ к вводу выполняется неизолиро­ванными проводами, то граница между электроустановкой здания и низковольтной распределительной электрической сетью прохо­дит по зажимам, соединяющим провода ответвления от ВЛ к вводу с кабелем (проводами) ввода в электроустановку здания.

Рассмотрим случай подключения однофазной электроуста­новки здания к ВЛ, когда ответвление от ВЛ к вводу выполнено неизолированными проводами. Руководствуясь требованиями, изложенными в п. 1.7.132 ПУЭ, разделение PEN-проводника воздушной линии электропередачи должно быть выполнено на зажимах, соединяющих провода ответвления от ВЛ к вводу с кабелем ввода в электроустановку здания, так как кабель ввода, входящий в состав однофазной электрической цепи ввода, должен иметь нулевой защитный проводник¹.

¹ Требованиями, изложенными в п. 1.7.145 ПУЭ, предписано выпол­нять разделение PEN-проводников на вводах в однофазные электроус­тановки индивидуальных жилых, дачных и садовых домов до вводных защитно-коммутационных аппаратов.

96

При разделении PEN-проводника вне здания вероятность потери непрерывности электрической цепи нулевого защитного проводника существенно выше, чем при разделении PEN-провод­ника в ВРУ. Соединительные зажимы размещаются вне здания. Они подвержены воздействию больших перепадов температуры, влаги, снега и льда, большему окислению, вибрации и другим не­гативным факторам. Поэтому качество соединения PEN-провод­ника и нулевого защитного проводника, выполненного вне зда­ния, существенно хуже, чем у аналогичного соединения, выпол­ненного в здании. Ухудшение качества соединения защитных проводников неминуемо влечет за собой уменьшение надежности их функционирования в аварийной ситуации и, как следствие, увеличение вероятности поражения электрическим током.

Для устранения этой погрешности в требованиях п. 1.7.132 ПУЭ следует указать, что PEN-проводник может иметь место и в ответвлении от ВЛ к вводу, и в кабеле ввода. Его разделение на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники должно вы­полняться только на вводных зажимах ВРУ.

Представленные выше нормативные требования к PEN-npo-водникам сформулированы в п. 546.2.1 ГОСТ Р 50571.10 приме­нительно к стационарно проложенным кабелям, в п. 413.1.3.2 ГОСТ Р 50571.3 - для стационарных электроустановок, а в п. 1.7.131 ПУЭ - для стационарно проложенных кабелей. То есть требования указанных нормативных документов предусматри­вают использование PEN-проводников только в стационарных электропроводках.

Жила гибкого соединительного кабеля, применяемого, на­пример, для подключения переносного электроприемника класса I к стационарной электропроводке здания, не рассматрива­ется ни в ГОСТ Р 50571.3, ни в ГОСТ Р 50571.10, ни в главе 1.7 ПУЭ в качестве PEN-проводника. В указанных стандартах нет также специальных требований по присоединению подобных электроприемников к стационарным электропроводкам, имею­щим PEN-проводник.

Для обеспечения надлежащего уровня электробезопасности при эксплуатации переносных электроприемников класса I их гибкие соединительные кабели должны иметь отдельные жилы,

97

используемые в качестве нулевых защитных проводников. Нуле­вые защитные проводники этих кабелей, в свою очередь, предна­значены для соединения открытых проводящих частей электро­приемников класса I с PEN-проводниками стационарных элек­тропроводок, смонтированных в электроустановке здания.

Обоснованность такого предположения подтверждается ма­териалами, изложенными в главе 1.7 ПУЭ, в п. 1.7.149 которой приведены следующие требования к выполнению подключения переносных электроприемников класса I к стационарным элек­тропроводкам: «При применении автоматического отключения питания металлические корпуса переносных электроприемников, за исключением электроприемников с двойной изоляцией, должны быть присоединены к нулевому защитному проводнику в системе TN или заземлены в системе IT, для чего должен быть предусмотрен специальный защитный (РЕ) проводник, располо­женный в одной оболочке с фазными проводниками (третья жила кабеля или провода - для электроприемников однофазного и по­стоянного тока, четвертая или пятая жила - для электроприемни­ков трехфазного тока), присоединяемый к корпусу электроприем­ника и к защитному контакту вилки штепсельного соединителя. РЕ-проводник должен быть медным, гибким, его сечение равно сечению фазных проводников. Использование для этой цели ну­левого рабочего (N) проводника, в том числе расположенного в общей оболочке с фазными проводниками, не допускается».

Требования, изложенные в п. 1.7.157 ПУЭ, исключают при­менение PEN-проводников в передвижных низковольтных элек­троустановках¹. Их питание «... должно, как правило, выпол-

¹ В главе 1.7 ПУЭ отсутствует определение термина «передвижная электроустановка». В п. 1.7.155 ПУЭ указано: «Требования к передвиж­ным электроустановкам не распространяются на: судовые электроуста­новки; электрооборудование, размещенное на движущихся частях стан­ков, машин и механизмов; электрифицированный транспорт; жилые ав­тофургоны. Для испытательных лабораторий должны также выпол­няться требования других соответствующих нормативных документов». Проанализировав требования, изложенные в п. 1.7.155 - 1.7.169 ПУЭ, можно предположить, что к передвижным низковольтным электроуста­новкам относятся электроустановки мобильных зданий.

98

няться от источника с глухозаземленной нейтралью с примене­нием систем TN-S или TN-C-S. Объединение функций нулевого защитного проводника РЕ и нулевого рабочего проводника N в одном общем проводнике PEN внутри передвижной электроуста­новки не допускается. Разделение PEN-проводника питающей линии на РЕ и N-проводники должно быть выполнено в точке подключения установки к источнику питания».

При подключении многофазного стационарного электро­приемника класса I к стационарной электропроводке электроус­тановки здания, соответствующей типам заземления системы TN-C и TN-C-S, PEN-проводник также в большинстве случаев разделяется на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники. Если такого разделения нет, PEN-проводник должен сначала при­соединяться к зажиму электроприемника, предназначенному для подключения защитного проводника. Затем оставшаяся часть проводника, которую следует идентифицировать как нулевой ра­бочий проводник, присоединяется к зажиму электроприемника, предназначенному для подключения нулевого рабочего провод­ника. В том случае, если многофазный электроприемник класса I не имеет нейтрального вывода, защитный проводник, к которому присоединяется его открытая проводящая часть, является нуле­вым защитным проводником, а не PEN-проводником.

В электроустановке здания, которая соответствует типу за­земления системы TN-C, в большинстве случаев может быть вы­полнено разделение PEN-проводника.

Во-первых, PEN-проводник всегда должен разделяться на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники при подклю­чении к стационарной электропроводке переносных электропри­емников класса I.

Во-вторых, в однофазных электрических цепях перемен­ного тока электроустановки здания должны применяться нулевые защитные проводники.

В-третьих, если в электроустановке здания смонтированы стационарные электропроводки, имеющие эквивалентное сечение менее 10 мм² по меди, к которым присоединяется стационарное многофазное электрооборудование класса I, то его открытые про­водящие части должны присоединяться только к нулевым защит-

99

ным проводникам. Нулевые защитные проводники при этом должны обязательно входить в состав проводников стационарных электропроводок. Их сечение, как правило, равно сечению фаз­ных проводников.

Таким образом, в электроустановках зданий как при типе заземления системы TN-C-S, так и при типе заземления системы TN-C могут иметь место нулевые защитные проводники, которые образуются после разделения PEN-проводника. При этом схемы построения электрических цепей защитных проводников в элек­троустановках зданий могут быть похожими друг на друга. Ука­занное обстоятельство затрудняет правильную идентификацию типов заземления системы TN-C и TN-C-S в конкретной электро­установке здания.

Во многих случаях между системами TN-C и TN-C-S нельзя провести четкую границу, так как они имеют практически одина­ковые схемы построения электрических цепей защитных провод­ников в электроустановках зданий. В результате этого конкрет­ную электроустановку здания часто можно отнести как к системе TN-C, так и к системе TN-C-S. И, следовательно, нельзя получить однозначного ответа на вопрос, какому типу заземления системы соответствует данная электроустановка здания TN-C или TN-C-S? Поясним эту мысль.

Основным критерием, который положен в основу определе­ния типа заземления системы TN-C-S, является факт разделения PEN-проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий про­водники. В общем случае (рис. 31 В ГОСТ Р 50571.2 и рис. 1.3 книги) при типе заземления системы TN-C-S PEN-проводник применяется в одной части электроустановки здания, а в другой ее части используются нулевой защитный и нулевой рабочий проводники. В системе TN-C, как было показано выше, PEN-про­водник также может разделяться на нулевые защитные и нулевые рабочие проводники для одной или нескольких частей электроус­тановки здания.

В требованиях ГОСТ Р 50571.2 не содержится никаких ука­заний на то, при каком минимальном «размере» части электроус­тановки здания, в которой используются нулевые защитные и ну­левые рабочие проводники, ее можно отнести к типу заземления

100

системы TN-C-S, а не TN-C. В стандарте нет также информации о максимальном «размере» части электроустановки здания, для ко­торой может быть выполнено разделение PEN-проводника на ну­левой защитный и нулевой рабочий проводники, при котором ее еще можно идентифицировать по типу заземления системы TN-C.

Поэтому тип заземления системы электроустановки здания, условно представленной на рисунке 1.3, вполне допустимо иден­тифицировать как TN-C. Электроустановку здания, условно пред­ставленную на рисунке 1.1, можно отнести к электроустановке с типом заземления системы TN-C-S, обосновав этот вывод только фактом разделения PEN-проводника при подключении левого электроприемника к стационарной электропроводке.

Таким образом, не представляется возможным однозначно идентифицировать тип заземления системы TN-C или TN-C-S для конкретной электроустановки здания при использовании только одного критерия, основывающегося на факте разделения PEN-проводника на нулевой защитный и нулевой рабочий проводники. Применение дополнительного критерия, учитывающего «раз­меры» части электроустановки здания, в которой функции нуле­вого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном PEN-проводнике, также не позволяет полностью раскрыть имеющуюся неопределенность и однозначно идентифицировать конкретный тип заземления системы. Основная причина - отсут­ствие каких бы то ни было требований на этот счет в норматив­ных документах и, прежде всего, в ГОСТР 50571.2, в стандарте МЭК 60364-3 и в главе 1.7 ПУЭ. Требования, содержащиеся в стандарте BS 7671, также не позволяют однозначно идентифици­ровать типы заземления системы TN-C и TN-C-S.

Во вновь разрабатываемой или пересматриваемой нацио­нальной нормативной документации, устанавливающей требова­ния к электроустановкам зданий, следует снять указанную неоп­ределенность в требованиях к типам заземления системы TN-C и TN-C-S, которая имеется в ГОСТР 50571.2, в стандарте МЭК 60364-3 и в главе 1.7 ПУЭ седьмого издания.

101

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

НОРМАТИВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ

К ТИПАМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ СИСТЕМЫ