3.  СХЕМЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ЗДАНИЙ
3.1. СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

В настоящее время в нашей стране активно ведется работа по повышению уровня электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий.

Важнейшим аспектом этой работы является усовершенствование и упорядочивание требований нормативных документов, особенно в области стандартизации устройства электроустановок.

С целью расширения области применения электрооборудования класса защиты I по электробезопасности и с учетом решения «О развитии нормативной базы для безопасного применения электрооборудования класса защиты I по электробезопасности в электроустановках зданий», утвержденного Госстроем России, Госстандартом России и Минтопэнерго России от 09.08.93, Департамент электроэнергетики и Главгосэнергонадзор Минтопэнерго России приняли решение о внесении изменений в гл. 7.1 Правил устройства электроустановок (ПУЭ, 6-е изд., 1986 г.) «Электрооборудование жилых и общественных зданий».

В п. 2 этого решения указывалось:

«Ввести дополнительный абзац в п. 7.1.33:

В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, должны выполняться трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники). Питание стационарных однофазных электроприемников следует выполнять трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать на щитке под один контактный зажим».

Таким образом, был сделан первый шаг по пути внедрения в России в электроустановках жилых и общественных зданий системы заземления TN-C-S.

В ПУЭ 7-го издания требования к выполнению групповых сетей сформулированы следующим образом (п.п. 7.1.13, 7.1.36, 7.1.45):

п. 7.1.13. Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S.

п. 7.1.36. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ-проводники).

Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий.

Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.

Сечения проводников должны отвечать требованиям п. 7.1.45.

п. 7.1.45. Выбор сечения проводников следует проводить согласно требованиям соответствующих глав ПУЭ.

Однофазные двух- и трехпроводные линии, а также трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании однофазных нагрузок, должны иметь сечение нулевых рабочих N-проводников, равное сечению фазных проводников.

Трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании трехфазных симметричных нагрузок должны иметь сечение нулевых рабочих N-проводников, равное сечению фазных проводников, если фазные проводники имеют сечение до 16 мм2 по меди и 25 мм2 по алюминию, а при больших сечениях — не менее 50 % сечения фазных проводников, но не менее 16 мм2 по меди и 25 мм2 по алюминию.

Сечение РЕN-проводников должно быть не менее сечения N- проводников и не менее 10 мм2 по меди и 16 мм2 по алюминию независимо от сечения фазных проводников.

Сечение РЕ-проводников должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм2, 16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2 и 50 % сечения фазных проводников при бoльших сечениях.

Сечение РЕ-проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее 2,5 мм2 — при наличии механической защиты и 4 мм2 — при ее отсутствии.

В январе 1995 г. был введен в действие первый из комплекса стандартов ГОСТ Р 50571 «Электроустановки зданий», разработанный на основе стандартов Международной электротехнической комиссии. Данный комплекс стандартов содержит требования по проектированию, монтажу, наладке и испытанию электроустановок, выбору электрооборудования.

Система заземления является общей характеристикой питающей электрической сети и электроустановки здания.

Классификация систем заземления представлена в п. 312.2 ГОСТ Р 50571.2-94.

В главе 1.7 ПУЭ 7-го издания (2002г.) дана классификация электроустановок в отношении применяемых систем заземления, соответствующая вышеуказанному стандарту.

Пункт 1.7.3. Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

    система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

    система TN-С — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении;

    система ТN-S — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;

    система TN-С-S — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания;

    система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены;

    система TТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Вышеперечисленные системы для сетей переменного тока представлены на рис. 3.1 — 3.6.

Рис. 3.1. Система TN-C переменного тока

1 — заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания; 2 — открытые проводящие части.
Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике.

Рис. 3.2. Система TN-S переменного тока

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 — открытые проводящие части.
Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены.

Рис. 3.3. Система TN-С-S переменного тока

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 — открытые проводящие части.
Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике в части системы.

Рис. 3.4. Система IT переменного тока

1 — сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется); 2 — заземлитель; 3 — открытые проводящие части; 4 — заземляющее устройство.
Открытые проводящие части электроустановки заземлены. Нейтраль источника изолирована от земли или заземлена через большое сопротивление.

Рис. 3.5. Система ТT переменного тока. Вариант 1

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 — открытые проводящие части; 3 — заземлитель открытых проводящих частей.
Открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземления, электрически независимого от заземлителя нейтрали.

Рис. 3.6. Система ТT переменного тока. Вариант 2

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 — открытые проводящие части; 3 — заземлитель открытых проводящих частей.
Открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземления, электрически независимого от заземлителя нейтрали.

Условные обозначения систем расшифровываются следующим образом.

Первая буква — состояние нейтрали источника относительно земли:

    Т — заземленная нейтраль;
    I — изолированная нейтраль.
    Вторая буква — состояние открытых проводящих частей относительно земли:
    Т — открытые проводящие части заземлены независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
    N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.
    Последующие (после буквы N) буквы — совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:
    S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
    С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (РЕN-проводник).

Приняты следующие графические обозначения проводников:

    N — — нулевой рабочий (нейтральный) проводник;
    PE — — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);
    PEN — — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

Международная электротехническая комиссия — МЭК в течение многих лет довольно успешно ведет работу по унификации национальных электротехнических правил. Стандарты МЭК признаны практически во всех странах Европы и частично в США, Канаде, Японии. Одним из важных достижений этой унификации является разработка единой системы электрозащитных мероприятий, в частности, системы защитного заземления — TN-S, TN-C,TN-C-S, TT и IT.

Ранее во всем мире — от Америки до Австралии применялась система защиты, основанная на соединении нетоковедущих проводящих частей (корпусов) оборудования с землей и заземленной нейтралью источника. Традиционно эта система называлась «зануление» в России, «Nullung» в Германии и Австрии, PME (protective multiple earthing) в Англии, MEN (multiple earthed neutral) в Австралии и т.д.

Защитное ее действие основано на принципе достижения за счет многократного заземления и соединения нетоковедущих частей с нейтралью источника «нулевого» потенциала на корпусе, т.е. равного потенциалу земли. Зануление, несмотря на ряд недостатков, долгие годы служило и продолжает служить основным электрозащитным средством в миллионах электроустановок во всем мире и, безусловно, спасло многие и многие человеческие жизни.

Технический прогресс, модернизация электрооборудования, бурное развитие электротехнической промышленности, в частности, появление современных автоматических выключателей со свойствами ограничения тока короткого замыкания, чувствительных и надежных устройств защитного отключения и др. продиктовали новые требования по обеспечению электробезопасности при эксплуатации электроустановок промышленного, социально-бытового, специального назначения. МЭК разработала вышеупомянутую систему электрозащитных мероприятий и вместо старого доброго «зануления» появился комплекс мероприятий под названием «защита с помощью автоматического отключения источника питания». При этом зануление, до сих пор действующее в огромном количестве электроустановок, не исчезло, оно осталось, но в рамках новых правил его следует рассматривать лишь как применяемую в определенных случаях составную часть данного комплекса.

Системы ТN-S и ТN-С-S широко применяются в европейских странах — Германии, Австрии, Франции и др. В системе ТN-S все открытые проводящие части электроустановки здания соединены отдельным нулевым защитным проводником РЕ непосредственно с заземляющим устройством источника питания.

При монтаже электроустановок правила предписывают применять для защитного проводника (РЕ) провод в желто-зеленой полосатой изоляции.

В системе ТN-С-S во вводно-распределительном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник РЕN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники.

Нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как нулевой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.

Наиболее перспективной для нашей страны является система ТN-С-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.

Важное замечание!

В электроустановках с системами заземления ТN-S и ТN-С-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а устройствами защитного отключения (УЗО), действующими более эффективно в комплексе с этими системами заземления и системой уравнивания потенциалов.

Собственно сами системы заземления — без УЗО, не обеспечивают необходимой безопасности.

Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора или какого-либо аппарата, при отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети осуществляется устройствами защиты от сверхтоков — автоматическими выключателями или плавкими вставками.

Быстродействие устройств защиты от сверхтоков, во-первых, уступает быстродействию УЗО, а, во-вторых, зависит от многих факторов — кратности тока короткого замыкания, которая в свою очередь определяется сопротивлением фазных и нулевых проводников, переходным сопротивлением в месте повреждения изоляции, длиной линий, точностью калибровки автоматических выключателей и др.

Наличие на объекте металлических корпусов, арматуры и пр., соединенных с РЕ-проводником, повышает опасность электропоражения, поскольку в этом случае вероятность образования цепи: «токоведущий проводник — тело человека — земля» гораздо выше. Только УЗО способно защитить человека от поражения при прямом прикосновении.

Внедрение систем ТN-S и ТN-С-S в европейских странах, к опыту которых мы вынуждены постоянно обращаться, поскольку там рассматриваемые проблемы решались на два десятилетия раньше, также проходило с большими трудностями. Например, в литературе описан случай, когда электромонтер при подключении одного объекта ошибочно подключил фазу на защитный проводник, что повлекло за собой смертельное поражение нескольких человек.

В плане обеспечения условий электробезопасности при эксплуатации электроустановки серьезной альтернативой вышерассмотренным системам заземления является сравнительно новое, но все более широко применяемое эффективное электрозащитное средство — двойная изоляция.

Достижения химической промышленности в области производства пластиков и керамик, имеющих великолепные механические и электроизоляционные характеристики, позволили значительно расширить ассортимент электробезопасных электроприборов и электроинструментов в исполнении «двойная изоляция», при применении которых тип системы заземления в плане обеспечения условий электробезопасности не имеет принципиального значения.

Изделия в исполнении «двойная изоляция» маркируются знаком. .




Оглавление