За время существования советской электроэнергетики построено немало электроустановок, заводов, фабрик, электрифицировано жилых и общественных зданий. Для их питания используется система, называемая TN-C, в которой, помимо трех фаз, используется проводник, называемый ранее «нулевым». Теперь, по новым ПУЭ, он именуется PEN. В нем совмещаются функции защитного и рабочего проводника. На трансформаторных распределительных подстанциях, на вводах в здания и на опорах ВЛ к нему присоединяются контура заземления.
Основным контуром для заземления проводника PEN является контур на подстанции, остальные же называются «повторными». Требование к ним мягче: если на ТП при напряжении 380 В сопротивление контура заземления не превышает 4 Ом, то на опорах – 30 Ом, а сопротивление контура повторного заземления на вводе в здание не нормируется.
В производственных цехах предприятий без контура заземления работать нельзя. С ним требуется соединить корпуса всех электроаппаратов: распределительных щитов, электродвигателей, а также металлоконструкции, поддерживающие и механически защищающие кабельные линии. Для этого по периметру здания по стене крепится стальная полоса, к которой такими же полосами или гибкими связями подключалось заземляемое оборудование. Полоса эта соединяется с контуром заземления, к нему же подключена нулевая (а ныне – PEN) шина распределительного устройства на входе в здание.
По сути, это получается очень похоже на систему TN-S, в которой разделены функции защитных и рабочих проводников. Нулевые жилы кабелей, питающих электрооборудование, используются для проведения рабочего тока, а в случае замыкания фазных рабочих проводников на корпус в дело вступает стальная полоса, отводя опасный для жизни потенциал в землю.
Но так получается не всегда. Полосу эту нельзя протянуть по всем помещениям. С ней невозможно соединить все корпуса светильников и металлические части, которые могут в случае аварии оказаться под напряжением. С появлением бытового электрооборудования, требующего подключения к контуру заземления через вилку питания, появились и розетки с заземляющим контактом. А для них понадобился дополнительный проводник.
Защитное зануление и его недостатки
Корпуса светильников и некоторых других электроаппаратов раньше заземлялись путем зануления: преднамеренного соединения в месте подключения с нулевым проводником. Чем это опасно? Сети питания здания или производственного цеха очень разветвленные и протяженные. Нагрузка распределяется по фазам несимметрично, а посему потенциал нулевого провода относительно земли равен нулю только рядом с вводным электрощитом, где выполнено его соединение с контуром заземления. Чем дальше от РУ, тем большая вероятность возникновения опасного потенциала. А при обрыве нулевого проводника на его участке, оставшемся без связи с РУ, напряжение достигает 380 В.
К тому же никто не застрахован от ошибок в результате ремонта или обслуживания электроустановок. Существует вероятность того, что электрик перепутает фазный провод с нулевым. До момента обнаружения ошибки зануленные корпуса будут представлять опасность для жизни окружающих.
Разделение PEN-проводника на рабочий и защитный
Итак, основным недостатком системы TN-C является невозможность соединения всех корпусов электрооборудования с контуром заземления. Ведь в жилых зданиях его не выполнить совсем, а в производственных – только частично. Выход из положения один – для заземления корпусов использовать дополнительный проводник, соединенный с контуром заземления и использующийся только для защиты. Рабочий проводник изолируется от потенциала земли на всех участках сети и выполняет только функцию коммутации нулевого рабочего потенциала.
Система защитного заземления с разделением с какого-то участка функций нулевых проводников называется TN-C-S, а система с уже разделенными проводниками – TN-S.
Разделение PEN-проводника на рабочий (N) и защитный (РЕ) выполняется во вводном распределительном устройстве или на щитке ввода в здание или квартиру. При этом в точке разделения шина РЕ подключается к контуру повторного заземления. В частном или дачном доме выполнить контур повторного заземления труда не представляет, но как быть в квартире многоэтажного дома? Однозначного решения этого вопроса нет, споры на форумах не утихают до сих пор.
Опасности при разделении совмещенного защитного проводника на входе в квартиру:
- появление на шине РЕ опасного для жизни потенциала при обрыве PEN-проводника за пределами квартиры;
- появление потенциала фазы на РЕ-проводнике в квартире в случае ошибочной коммутации в распределительной сети в ходе выполнения ремонтных работ;
- так как нагрузка многоквартирного дома несимметрично распределена по фазам (не все абоненты потребляют одинаковый ток при равном количестве квартир на фазу), то потенциал на PEN-проводнике относительно земли присутствует всегда;
- связь с контуром заземления точки подключения квартиры к сети обеспечить невозможно.
Последний пункт стоит обговорить отдельно. Множество советов в интернете связано с обустройством собственного контура заземления: в подвале дома или на улице перед ним. Выполнение этого совета невозможно: земляные работы частным лицам в подвале многоэтажек запрещены, а на территории города – и подавно. Под землей находятся все городские коммуникации: газовые и водопроводные трубы, силовые кабельные линии и линии связи. Повреждение их при строительстве собственного контура заземление повлечет за собой административную ответственность.
Чтобы закопать свой контур, нужен проект, согласованный со всеми городскими службами. Это дорого и себя не оправдывает. А создание контура в подвале (если он есть) – ненадежно, так как:
- связь с ним вводного щитка потребует длинного проводника, проложенного до требуемого этажа либо по стене здания, либо по существующим коммуникациям;
- не исключено повреждение контура или хищение РЕ-проводника посторонними лицами.
Использование для связи с землей водопроводных или отопительных трубопроводов запрещено категорически. Часть трубопроводов может содержать пластиковые вставки, а наведение на них потенциала в случае аварийной работы сети приведет к гибели людей. Ответственность уже будет уголовной, а не административной.
Многоквартирные дома имеют молниезащиту. На крыше выполнена сетка из проволоки, а по углам здания к земле идут проволочные спуски. На высоте порядка двух метров от земли они механически защищены трубой. Использовать этот контур для заземления электрооборудования нельзя: при ударе молнии в крышу ее потенциал придет прямо в квартиру и наделает там бед.
Дополнительные меры безопасности при разделении PEN-проводника
Что же делать, ведь ближайший к квартире контур заземления, скорее всего, находится на питающей дом подстанции? А без разделения PEN-проводника на защитный и рабочий в современной квартире не обойтись, иначе будет бить током и стиральная машина, и компьютеры, и люминесцентные светильники с полупроводниковой ПРА.
Разделять нулевые проводники надо. Но этого мало – дополнительно выполняются ряд мер, усиливающих вашу безопасность.
- Для обнаружения и исключения последствий обрывов PEN-проводников на входе в квартиру устанавливают реле напряжения, отключающее нагрузку при повышении его величины.
- Для исключения последствий ошибочных действий обслуживающего персонала, и попадания в результате «фазы» на PEN-проводник квартиры, все отходящие линии защищают УЗО.
Мнение, что УЗО не защитит абонента, если нет прямой связи электрооборудования с контуром заземления – не более, чем миф. Ведь при прикосновении к проводнику фазы вас бьет током, а значит – он идет через тело в пол. УЗО в такой ситуации сработает.
В частном доме все проще: место для обустройства собственного контура заземления предостаточно, вы можете его вкопать где хотите, и как хотите. Сопротивление его не нормируется, но ориентируйтесь на цифру, не более 30 Ом. Если грунт песчаный, штырей потребуется больше. Правда, для измерения сопротивления контура потребуется вызывать специалистов с приборами.