6. Анализ электрической схемы электроустановки

В настоящее время в нашей стране специалисты ведут активную работу 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 (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 внедрению в России для электроустановок жилых и общественных зданий системы заземления TN-C-S.

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

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.

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 комплекс 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.

Одним из существенных отличий комплекса ГОСТ Р 50571 от ПУЭ и ранее действовавших стандартов является классификация систем заземления.

Классификация систем заземления представлена в п. 312.2 ГОСТ Р 50571.2-94. Система заземления является общей характеристикой питающей электрической сети и электроустановки здания.

В новое издание ПУЭ 2001 г. новые требования войдут в окончательной формулировке.

Существуют следующие системы заземления: ТN-С, ТN-S, ТN-С-S, ТТ, IТ (рис. 6.1-6.5).

Рис 6.1. Система TN-C

Рис 6.2. Система TN-S

Рис 6.3. Система TN-C-S

Рис 6.4. Система TT

Рис 6.5. Система IT

Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:

Т - непосредственное соединение нейтрали источника питания c землей;

I - все токоведущие части изолированы от земли.

Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:

Т - непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землей, независимо от характера связи источника питания с землей;

N - непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Буквы, следующие через черточку за N, определяют характер этой связи - функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:

S - функции нулевого защитного РЕ и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками;

С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются одним общим проводником РЕN.

В России до настоящего времени применяется система подобная ТN-С (рис. 6.1), в которой открытые проводящие части электроустановки (корпуса, кожухи электрооборудования) соединены с заземленной нейтралью источника совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником РЕN, т.е. "занулены". Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

Системы ТN-S (рис. 6.2), и ТN-С-S (рис. 6.3) 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 нулевого защитного проводника РЕ провод с желто-зеленой маркировкой изоляции.

В системе ТN-С-S (рис. 6.3) во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник РЕN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники.

В системе ТN-С-S 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 примечание!

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 зависит от сопротивления проводников, переходного сопротивления в месте повреждения изоляции, длины линий, точности 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 осуществляет защиту от прямого прикосновения.

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 значения.