Точка разделения рабочего нуля и ре проводника. Разделение PEN на PE и N

Содержание:

Известно, что электричество опасно для жизни. Но вместе с этим защитить человека и животных от его смертельного воздействия довольно просто. Для этого необходимо не допустить условий для возникновения тока, протекающего через тело живого организма. Наиболее эффективный способ для этого – обеспечение нулевого потенциала для всех предметов, окружающих человека или животных в опасном месте. Эту функцию выполняет заземление совместно со специальными проводниками, о которых и будет более подробно изложено далее.

Основой конструкции систем безопасности от удара током является схема включения обмоток электрической машины на электростанции или подстанции. Несмотря на то, что источником электроэнергии является электрический генератор, он отделен от потребителей целой системой электропередачи. Она состоит из трансформатора, проводников и дополнительного оборудования. Но поскольку электрогенератор трехфазный, вся последующая электросеть передачи электроэнергии также трехфазная. Но ее конфигурацию задают обмотки трансформаторов.

Для оптимального использования мощности каждой фазы, в том числе и с возможностью построения однофазных электросетей, обмотки трансформатора соединяются звездой. Из точки соединения всех трех обмоток исходит проводник, именуемый нейтралью. Существуют электрические сети, в которых она соединена с заземляющим устройством. В этом случае получается глухо заземленная нейтраль. Также существуют сети, в которых отсутствует специальное соединение с заземляющим устройством. В этом случае получается изолированная нейтраль.

Но ее изолированность условная. Существует емкость проводников относительно земли, а также эквивалентное сопротивление относительно земли прочих элементов электрической сети. Поэтому для изолированной нейтрали характерно сопротивление относительно земли с той или иной величиной. Когда электрооборудование присоединяется к электросети с напряжением до 1000 В с одной из двух типов нейтрали применяются дополнительные защитные проводники:

PE (от английских слов Protective Earth),
заземляющий,
уравнивания потенциалов.

Также используются рабочие проводники, предназначенные для прохождения токов нагрузки между потребителями и нейтралью:

нулевой нейтральный (N),
совмещенные нулевые защитный рабочий (PEN).

Обозначения на схемах

На электрических схемах заземляющее устройство обозначается так:

В настоящее время существует пять способов соединения электрооборудования с заземляющим устройством. Каждая из таких систем имеет собственное обозначение. Все они показаны далее на изображении:

Проводник PE на изображении выше обозначен желчным цветом. При этом в системе:

TN-C проводник PE выполняет роль рабочего проводника;
TN-S проводник PE сделан отдельно от рабочего по всей своей длине;
TN-C-S проводник PE, начиная от электрогенератора или трансформатора, частично до определенного места выполняет роль рабочего.

Смысловую нагрузку в обозначениях систем заземления несут буквы. Первые из них – T и N – обозначают:

T – оборудование заземлено независимо от разновидности нейтрали.
N – глухо заземленная нейтраль и оборудование соединены.
Последующие буквы обозначают:
S – рабочий и защитный проводники отделены друг от друга как два отдельных провода.
С – рабочий и защитный проводники совмещены в одном проводе.

С начала прошлого века широко применялась система TN-C. Заземление делалось на стороне генератора или трансформатора, питающего сеть. Но если рабочий, а соответственно, он же и защитный, РЕ провод по какой-либо причине отсоединялся или разделялся, для персонала удар током становился реальностью. Более дорогая система TN-S с отдельным РЕ проводником лишена этого недостатка. При этом становится возможным использование коммутаторов, основанных на дифференциальной защите контроля токов рабочего и РЕ провода. Это обеспечивает электросети наивысший уровень безопасности.

Вариант TN-C-S как бы промежуточный между двумя рассмотренными выше системами. До присоединения к шинам в здании провод РЕ выполняет роль рабочего проводника. Но дальше по всем помещениям прокладываются два провода – РЕ защитный и N рабочий. Однако по надежности этот вариант лишь немногим лучше TN-C. Если отгорит или повредится провод РЕ (он же рабочий, или РЕN) между зданием и питающим трансформатором (генератором) на стороне потребителей в здании на проводах РЕ появится фазное напряжение. Это наглядно показано далее:

Для предотвращения таких аварийных ситуаций провод между источником питания и зданием необходимо дополнительно механически усилить или применить дополнительные заземления, которые при обрыве заменят установленные на подстанции. При этом эти заземления должны размещаться друг от друга не далее ста – двухсот метров, в зависимости от частоты грозовых часов, наблюдаемых в данной местности за год. Если их число менее сорока – выбирается большее расстояние, свыше – меньшее.

Чем короче длина проводника, который совмещает PE и PEN, тем безопаснее электрическая сеть.

Требования по безопасности

По этой причине современные здания используют пять проводов (3 фазы, PEN и PE), которые начинаются от шин, расположенных в подвальном помещении. Они проложены далее вверх до последнего этажа. В отличие от этой схемы, в зданиях старой постройки РЕ ответвлялся только в этажном электрическом щите в домах с электрическими плитами.

Запрещается использовать в качестве проводника РЕ какие-либо трубы, проложенные в помещении.
Если в помещении предусмотрено несколько заземляющих устройств, их потенциалы обязательно объединяются дополнительным проводом.

РЕ проводник применяется там, где невозможно получить правильно выполненное заземление. Это характерно для всех многоэтажных сооружений. Поэтому от правильности соединения провода РЕ напрямую зависит безопасность людей, находящихся в этих зданиях. Все сведения о том, как правильно изготовить проводник PE, изложены в разделе 1.7* ПУЭ.

На сайте FORUMHOUSE опубликована статья «Устройство систем заземления: схемы, параметры, используемые материалы и дополнительное оборудование – теория и практика от пользователей FORUMHOUSE » (см. https://www.forumhouse.ru/articles/engineering-systems/7266). Статья содержит некорректную информацию о типах заземления системы (см. ) и их применении, разделении PEN-проводника, выполнении заземляющих устройств. Рассмотрим некоторые ошибки, допущенные в информации о разделении PEN-проводника.
В статье сказано: «Речь идет о разделении входящего нулевого провода , который подводится к потребителю в системах TN-C и разделяется при создании системы TN-C-S. Подобное деление изображено на схеме.

Конструкция системы TN-C-S ».
Далее читаем: «Разделение проводника PEN производится по следующей схеме:

Для разделения следует использовать две шины: главную заземляющую (ГЗШ) и нулевую (N). Главная заземляющая шина подключается к дополнительному заземляющему контуру через корпус щитка, при этом к ней же подключается вводной кабель PEN и подсоединяются заземляющие клеммы розеток, установленных в доме. К шине N подключаются: электросчетчик, защитные автоматы и силовые клеммы домашних точек энергопотребления .
Главная заземляющая шина становится шиной PE после перемычки, соединяющей ГЗШ и N. Именно к РЕ производится подключение дополнительного заземляющего контура и защитных проводников, ведущих на заземляющие клеммы розеток ».
Процитированная информация содержит ошибки. Во-первых, здесь использованы неопределённые словосочетания «нулевой провод», «нулевая шина», «конструкция системы TN-C-S», «вводной кабель PEN», «силовые клеммы домашних точек энергопотребления», а также жаргон «заземляющий контур», «заземляющая клемма розетки», «защитный автомат».
Во-вторых, термин «главная заземляющая шина » определён в п. 20.5 ГОСТ 30331.1 (см. и ) следующим образом: «Шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки и предназначенная для электрического присоединения проводников к заземляющему устройству». К главной заземляющей шине присоединяют:
заземляющий проводник, посредством которого ГЗШ соединяют с заземлителем (см. );
проводники уравнивания потенциалов, применяемые в здании;
защитный проводник, посредством которого к ГЗШ присоединяют защитную шину вводно-распределительного устройства (ВРУ).
В третьих, согласно требованиям ГОСТ Р 50571.5.54 (см. ) PEN-проводник следует присоединять к PEN-шине (зажиму) или защитной шине (зажиму), которая обычно установлена в ВРУ. На этой шине (зажиме) выполняют разделение PEN-проводника на защитный и нейтральный проводники. Защитную шину ВРУ соединяют с ГЗШ. Разделение PEN-проводника на вводном зажиме ВРУ см. .

Заключение. Информация о разделении PEN-проводника, изложенная в рассматриваемой статье, не соответствует требованиям ГОСТ 30331.1 и ГОСТ Р 50571.5.54 . Поэтому она вводит в заблуждение обычных лиц, которые пытаются получить корректную информацию на FORUMHOUSE. Руководствуясь подобными статьями, нельзя создать безопасные электроустановки зданий.

В тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены, применяется система ТТ с обязательной защитой всех цепей УЗО.
Система TT - это система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.
При использовании системы TT все линии должны быть защищены УЗО 10 - 30 mA.
Пример на рисунке 2.
Ключевые моменты схемы TT:
- Нулевой провод с воздушной линии электропередач не соединяется с местным заземляющим устройством и шиной РЕ.
- Все линии обязательно должны быть защищены УЗО (для защиты при косвенном прикосновении и от выноса потенциала на местный РЕ-проводник и PEN-проводник воздушной линии). Поскольку только УЗО обеспечивает отключение при пробое фазы на корпус электроприбора, а УЗО традиционно считается менее надежным устройством, чем автоматы, желательно дублирование УЗО.
- Для защиты при прямом и косвенном прикосновении используются УЗО с чувствительностью 10 мА и 30 мА.
- Для защиты аппаратуры и проводки от грозовых перенапряжений должны применяться ограничители перенапряжений (грозоразрядники).
- Сопротивление растеканию местного заземляющего устройства должно удовлетворять условию:
Rа*Iа <= 50 В,
где Iа - ток срабатывания защитного устройства;
Ra - суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников - заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника.
Т. е. при УЗО 100 мА Ra должно быть не более 500 Ом, даже заземлитель в виде одного вертикального прутка длиной 2-3 м в большинстве случаев обеспечит такое сопротивление с хорошим запасом.
Однако для помещений с повышенной опасностью допустимое напряжение прикосновения должно быть уменьшено, обычно применяется величина 12В вместо 50В, соответственно, должно быть уменьшено и допустимое сопротивление заземления.
- В здании должна быть выполнена система уравнивания потенциалов, соединенная или совмещенная с шиной РЕ главного щита.
Достоинства схемы ТТ:
- Исключен вынос потенциала с PEN воздушной линии электропередач на заземленные корпуса электроприборов при аварии на воздушной линии. В ТТ нет появления опасного потенциала на корпусах при отгорании магистрального нуля.
- Электробезопасность не зависит от состояния воздушной линии.
- Незначительный ток через заземляющее устройство в нормальном состоянии.
Недостатки схемы ТТ:
- Защитное автоматическое отключение питания обеспечивается только УЗО, т. к. ток короткого замыкания на землю недостаточен для надежного срабатывания автоматов. При отказе УЗО и пробое фазы на заземленный корпус электроприбора, последний будет длительное время находиться под опасным потенциалом, кроме того, произойдет вынос потенциала на PEN-проводник питающей сети. Автоматические выключатели в системе ТТ защищают только электропроводку (от перегрузки и короткого замыкания "фаза-рабочий ноль").
- Риск возникновения грозовых перенапряжений между местным заземляющим устройством (РЕ-проводником) и токоведущими частями (нулевым и фазным проводами), которые могут привести к повреждению проводки, УЗО, бытовых приборов.
- Система ТТ требует квалифицированного обслуживания. Необходимо не реже раза в месяц проверять работоспособность УЗО с помощью кнопки тестирования. Необходимо регулярно проверять состояние заземления.

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. Выбор сечения проводников следует проводить согласно требованиям .

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 PEN 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 больших 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.

Cхемы подключения защитных проводников РЕ

Совмещенный нулевой и рабочий проводник PEN разделяется на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники во вводном устройстве.

Используемые на рисунках буквенные обозначения имеют следующий смысл.

Первая буква – характер заземления источника питания: Т – непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле; N – непосредственная связь открытых проводящих частей с точкой заземления источника питания (обычно заземляется нейтраль в системах переменного тока).

Последующие буквы определяют устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводников: S – функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) обеспечиваются раздельными проводниками; С – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (РЕN-проводник).

Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим. Смысл этого требования заключается в необходимости, в целях обеспечения , сохранения соединения защитного проводника с заземлением в случае разрушения (выгорания) контактного зажима.

Примеры выполнения подключения проводников РЕ и N к PEN в этажном или квартирном щитках

Правила выполнения системы уравнивания потенциалов

Для обеспечения условий электробезопасности в конкретной электроустановке важное значение имеет система уравнивания потенциалов. Правила выполнения системы уравнивания потенциалов определены стандартом МЭК 364-4-41 и . Эти правила предусматривают подсоединение всех подлежащих заземлению проводников к общей шине.

Такое решение позволяет избежать протеканию различных непредсказуемых циркулирующих токов в системе заземления, вызывающих возникновение разности потенциалов на отдельных элементах электроустановки.

Пример выполнения системы уравнивания потенциалов в электроустановки жилого дома

В последнее время, с повышением оснащенности современных жилых домов и производственных зданий различными электроприборами и постоянным развитием их электроустановок, все чаще стали наблюдаться явления ускоренной коррозии трубопроводов систем водоснабжения и отопления. За короткое время - от полугода до двух лет - на трубах как подземной, так и воздушной прокладки образуются точечные свищи, быстро увеличивающиеся в размерах. Причиной ускоренной точечной (питтинговой) коррозии труб в 98% случаев является протекание по ним блуждающих токов.

Применение УЗО в комплексе с правильно выполненной системой уравнивания потенциалов позволяет ограничить и даже исключить протекание токов утечки, блуждающих токов по проводящим элементам конструкции здания, в том числе и по трубопроводам.

Питание домовой или квартирной электросети производится одно фазным (реже трехфазным) электрическим током 220 В. Распределение напряжения к потребителям осуществляется при помощи трехфазной сети по четырем проводам, один из который является нулевым. Однофазное питание означает, что к конечному потребителю (в дом, квартиру) заходит одна фаза из трех и нулевой провод, общий для всех потребителей. При равномерной нагрузке ток в нулевом проводе присутствует только у потребителей. После объединения всех проводов в трехфазную цепь, ток в нулевом проводе отсутствует. Расскажем в статье, как происходит разделение PEN проводника на pe b и n.

Подключение питания в домах старой постройки

Согласно старым стандартам на питающей трансформаторной подстанции выполнялся контур заземления, который соединялся с нулевым проводом (такое подключение называется зануление). Провод, соединенный с контуром заземления и подходящий к потребителям, называется PEN проводником. Он выполняет одновременно функции рабочего (по немы возвращается ток на подстанцию) и защитного проводников.

Такая система питания называется TN-C и еще используется в домах старой постройки.

Розетки в квартирах с TN-C не имеют клемм заземления. Для защиты потребителей от удара током при замыканий фазы на корпус внутри аппаратуры, нулевой проводник соединяют с клеммой заземления устройства, то есть выполняют зануление.

Существует опасность поражения электротоком при обрыве нулевого проводника между потребителем и питающей подстанцией. Для повышения безопасности возле дома устанавливают дополнительный контур заземления и соединяют его с нулевым проводником уже на стороне потребителя.

Переделка старой системы питания TN-C под соответствие с системой TN-C-S

Проводник РЕ дополнительно подключается к заземляющему устройству дома (выполняется повторное заземление).

Для того, чтобы перевести систему питания на более совершенную TN-C-S разделяют PEN проводник на PE — защитный и N – нейтральный. По своему принципу система TN-C-S заключается в том, что подходящий к дому проводник PEN на вводно-распределительном устройстве (ВРУ) разделяется на два раздельных и в таком виде подходит к конечному потребителю.

Конструкция розеток такова, что при включении сначала замыкаются заземляющие клеммы, а уже затем клеммы с фазным и нулевым проводниками. Нейтральный (нулевой проводник служит для передачи электрической энергии потребителю, а защитный для обеспечения безопасности.

Организация системы TN-C-S согласно Правил устройства электроустановок (ПУЭ)

Пункт 1,7,135 ПУЭ точно указывает, как следует выполнять правильное разделение PEN проводника на отдельные и независимые PE и N. Для этого в точке разделения (расщепления) PEN проводника предусматриваются отдельные шины или клеммные колодки для подключения РЕ и N проводников. Разделенные шины перемычкой соединяются между собой. Вводный PEN проводник линии электроснабжения подключается к шине РЕ проводника.

Важно! Не допускается повторное объединение проводников РЕ и N за точкой разделения. Правилами устройства электроустановок (п. 1, 7, 145) запрещается установка любых коммутирующих аппаратов и устройств в цепях РЕ и PEN проводников. Изоляция PEN, РЕ и N проводников должна быть такой же, как и фазных проводов, а их сечение должно определяться по таблице:

Вводно-распределительное устройство (ВРУ)

Именно в ВРУ предусматривается разделение PEN проводника на PE и N. Для этого в нем предусматриваются раздельные шины PE и N, которые соединяются между собой перемычкой. Шины PE и N выполняются из меди, в крайнем случае, из алюминия.

Важно! Крепить медные провода непосредственно к алюминиевой шине нельзя во избежание появления электрохимической пары. Нужно воспользоваться стальными шайбами, которые прокладываются между шиной и медной жилой. Также выполняется крапление алюминиевых проводов к медной шине.

Соединяться шины должны с обоих краев или посередине перемычками сечением, не меньшим, чем шины. Соединение только болтовое. К основанию шина РЕ крепится непосредственно, а шина N через диэлектрические (изоляционные) прокладки.

При монтаже проводки в вводном щите следует соблюдать рекомендуемую окраску проводов. Это позволит в дальнейшем избежать путаницы и предотвратить несчастные случаи. Принята следующая окраска проводов:

Фаза А (L1) – желтый;
Фаза В (L2) – зеленый;
Фаза С (L3) – красный;
Нулевой провод (N) — голубой;
Защитных провод (PE) – желто-зеленый.

Надежное заземление проводника РЕ на ВРУ

Для устройства контура заземления нужно три штыря из стального проката диаметром не менее 16 мм и длиной 3 м. Из забивают в углах равностороннего треугольника в заранее выкопанную траншею глубиной 30-50 см. Стороны треугольника должны быть 2.5 – 3 м. Верхние концы штырей свариваются между собой стальной полосой размерами 4х30 мм.

Совет #1. Расстояние от контура заземления до стены здания должно составлять от 1 до 6 м.

Вместо стального проката допускается использовать трубу диаметром не меньше дюйма с четвертью с толщиной стенки от 3,5 мм или стальной уголок 50х50 мм. Для облегчения забивания концы штырей нужно заострить подручным инструментом. Места сварки и соединительную шину обязательно нужно хорошо прокрасить для защиты от коррозии. Важно! Заземляющие штыри красить нельзя!

От контура к шине РЕ прокладывается проводник из стали или меди. Сечение Стального проводника должно быть не менее 100 мм2, а медного соответствовать сечению РЕ проводника или больше. После монтажа контура заземление силами энергопоставляющей организации нужно измерить сопротивление растекания контура заземления. Оно должно быть не более 10 Ом при питании трехфазным током с линейным напряжением 380 В (фазное напряжение – (220 В).

Ошибки при разделении PEN проводника на PE и N

Самой распространенной ошибкой при раздельной прокладке проводников PE и N является их объединение за точкой разделения. В нормальном состоянии аппаратуры по проводнику РЕ не должен протекать ток, а в результате объединения он начинает работать как рабочий ноль (нейтральный проводник). Как результат – неправильная работа устройств защитного отключения (УЗО). Распространенный вариант ошибки – установка перемычек между нулем и заземляющим контактом (РЕ) розетки. Наиболее тяжелые последствия такого объединения возникают в случае обрыва нулевого проводника до места подключения в розетке.

Вторая ошибка – выполнение раздельных контуров заземления для различных устройств в одном здании. В таком случае на различных концах проводника РЕ возникает разность потенциалов, что приведет к протеканию тока в РЕ проводнике. При обрыве РЕ между устройствами, возможно поражение электрическим током. Еще такое подключение может вызвать сбои в работе цифрового оборудования.

Третья ошибка – использование в качестве заземлителя РЕ проводника арматуры здания или водопроводных труб. Арматура дома не гарантирует надежного контакта с землей, а водопровод может иметь места, поврежденные коррозией или непроводящие пластиковые вставки. Если заземление РЕ выполнено на водопровод в нескольких квартирах, то может возникнуть ситуация как во второй ошибке.

Совет #2. Согласно п. 1, 7, 61. ПУЭ для заземления проводника РЕ на вводе в здание рекомендуется использование именно естественные заземлители.

Ответы на частые вопросы

Вопрос №1. Почему так много внимания уделяется вопросу цветной окраски проводов?

Окраска никак не влияет на работу, но позволяет упростить работу во время проведения ремонта или изменения монтажа. Тем более, если это будут делать разные люди.

Вопрос №2. Почему нельзя устанавливать коммутирующие аппараты в цепи РЕ проводника?

При замыкании фазного провода в устройстве, на его корпусе, в случае разрыва РЕ проводника, будет опасный для жизни потенциал.

Вопрос №3. Почему нельзя окрашивать штыри заземления, ведь покраска защищает от коррозии?

Кроме защиты от коррозии слой краски выступает в качестве изолятора, сводя на нет защитные свойства заземления.

Вопрос №4. Чем опасно соединение медных и алюминиевых проводов?

Соединение меди и алюминия образует электрохимическую пару (аналогично устройству соляных батареек). В результате начинается интенсивная коррозия материалов проводников с образованием непроводящего слоя окислов.