Если на земле будет 210 вольт (утрирую для лучшего понимания, так как относительно чего я буду эти 210 вольт замерять? Относительно земли? Так мне ноль и покажет), а на корпусе стиральной машины будет 220 вольт, то при прикосновении к корпусу я получу всего 10 вольт, что не нанесет мне никакого вреда. Кто не верит может взяться одной рукой за плюсовую клемму 12-вольтового аккумулятора, а другой рукой за минусовую клемму. И попробовать что-то почувствовать.
Особенности систем защит.
Система TN-C
(самая длинная глава)
Пожалуй стоит начать с самой распространенной системы TN-C. В ней больше всего недостатков.
Обрыв нуля на вводе.
Это может случится по самым разнообразным причинам: нули довольно-таки часто отгорают. Может быть плохая протяжка болтового соединения, так как для многих ноль и в Африке ноль, на нем же ничего нет, можно особо и не затягивать. В итоге болтовое соединение окисляется или отгорает. Нулевые проводники очень любят бомжи, так как его срезать легче, чем фазный провод. И срезают не только в деревнях, но и в городах.
В общем не важно по какой причине, но на вводе у нас пропал ноль.
Что получается в системе TN-C?
А получается такая нехорошая бяка:
во-первых, у вас пропадет свет (я сейчас не рассматриваю перекос фаз и все тому подобное, речь идет именно о системе TN-C и согласно представленной картинке. То есть ноль отгорел лично ваш, в этажном щите или в ЩУ, а не общий во ВРУ. Хотя если нагрузка будет более-менее равномерной, то такая же картинка может образоваться и при обрыве общего нуля).
Прослеживаем цепочку: фаза по красному проводнику доходит до нагрузки (например включенного самодельного «козла» или не выключенного светильника с металлическим зануленным корпусом), через нагрузку переходит на синий проводник, по синему проводнику доходит до корпуса электрощита, переходит на желтый защитный проводник и по желтому проводнику «садится» на корпус нашего оборудования и «дежурит» там.
В итоге и сам щит, и все защитные контакты всех розеток, в общем всё, что занулено оказывается под напряжением. Дальше – интереснее. Света у вас нет, вы желаете разобраться в причине, идете в коридор и беретесь за дверцу щита, чтоб его открыть и посмотреть состояние автомата. А щит под напряжением… Или вы смирились с отсутствием света и пошли на кухню перекусить. А там и корпус холодильника, и плита, и духовой шкаф – всё под напряжением на корпусе. Или вы боитесь, что при подаче напряжения (вдруг электрики «балуются») у вас сможет сгореть компьютер, идете отключать его от сети (из розетки), задеваете корпус… При всех этих случаях защита не отработает, так как нет связи с нейтралью трансформатора, то есть нет тока короткого замыкания. Человек оказывается под напряжением, защиты нет, его трясет и колбасит, а результат – как повезет…
Очень часто недоброкачественные электрики ставят перемычку в розетке между нулевым и защитным контактами. И неоднократно я от электриков же слышал вопрос: «а почему нельзя то?». На первый взгляд на самом деле какая разница, где соединять рабочий и защитный нули, в розетке или в щите. Соединение то тоже самое, э какая экономия на проводах и по трудозатратам! Или менять всю проводку, или просто понаставлять перемычек.
Давайте разберемся. (фотографию с розеткой я спёр с какого-то сайта, в чём честно признаюсь. С какого сайта – не знаю, просто увидел картинку, понравилась, скачал себе. Надеюсь автор картинки меня простит).
Как правило такие системы защиты делают в старых домах, с алюминиевой проводкой. Нагрузки возросли многократно (электрочайники, водонагреватели, стиральные машины, мультиварки, варочные панели и так далее, список можно продолжать), делать ремонт и менять проводку дорого, вот и живут люди «как есть».
Но дело не в этом. Проводка старая, нагрузки большие, где-то по пути от электрощита до розетки отгорел ноль (может в самом щите или в любой распределительной коробке, так как в старых домах вся проводка идет в основном шлейфом). На картинке я разорвал ноль в щите. Но это так же могла быть и распределительная коробка. Проследим путь фазы: по красному проводнику до нагрузки, затем по синему проводнику до розетки, по перемычке в розетке до «защитного» желтого проводника, а с желтого проводника на корпус. И всё. Ваш электроприемник под напряжением и опять же при отсутствии защиты, так как тока короткого замыкания нет и автомат не отработает.
Еще одна сложность при занулении – нужно очень точно рассчитывать петлю фаза-ноль и номиналы автоматов. Что такое петля фаза-ноль можете сами поискать/почитать, или так же могу написать отдельную статью, если будут многочисленные просьбы, а также будет время, желание и настроение. Но если коротко, то петля фаза-ноль показывает каким будет ток короткого замыкания в цепи, если, например, замкнуть фазу и ноль в розетке.
Для примера: у меня дачный домик, мне от трансформатора до моего дома провели СИП-4 2х16. А вот расстояние от домика до трансформатора – 1000 метров (километр). Делая ряд вычислений (вчерновую, навскидку), получаем что ток короткого замыкания при таком сечении СИПа и данном расстоянии будет порядка 35 ампер, а в розетке на рисунке и того меньше (я сейчас не затрагиваю тему падения напряжения, это тоже тема для отдельной статьи, сейчас разговор идет только о петле фаза-ноль). Представим, что на вводе у меня установлен автомат номиналом 40 ампер. Отключится ли он? Естественно нет, для автомата это будет нормальный режим, даже без перегруза. И 32 амперный автомат не отключится. Так какой номинал автомата мне надо выбрать? Давайте прикинем. Ток короткого замыкания 35 ампер. Срабатывание автомата категории С от короткого замыкания – 5-10 Iном. Делим 35 на 10 и на 5. Значит автомат я должен поставить номиналом 3,5-7 ампер. При этом не факт, что шестиамперный автомат отключится от КЗ, а не будет ждать пока сработает тепловой расцепитель (перегруз). Значит я выбираю автомат номиналом 3 ампера. Он точно отключится от тока короткого замыкания в 35 ампер. НО!!! Устанавливая автомат номиналом в 3 ампера я автоматически ограничиваю себя в нагрузке до 600Вт!
Значит выбор: или я защищаю себя, но ограничиваю себе нагрузку, или я ставлю автомат нужного мне номинала, но знаю, что в случае короткого замыкания или попадания меня под напряжение он не сработает. Выхода из этой ситуации только два: рассчитывать петлю фаза-ноль и: или переносить мой домик ближе к трансформатору, или заставить электриков проложить до меня СИП бОльшего сечения.
Кстати, именно по этой причине часто горят кабеля или соединения. Петля фаза-ноль не рассчитана, номиналы автоматов не подобраны, в случае короткого замыкания защита не отрабатывает, а от прохождения большого тока (представьте, что у меня до розетки проложен кабель ВВГнгLS 3х1,5) загорается или сам кабель, или его соединения. И даже если я установлю автомат согласно кабеля (1,5кв.мм.) номиналом 10 ампер – то он отработает от токов КЗ 50-100 ампер, а у нас, как помним, ток короткого замыкания всего 35 ампер (и даже меньше). Автомат отключится с выдержкой времени, от теплового расцепителя, а что будет с розеткой, рассчитанной на 16 ампер? Да выгорит нафиг, и хорошо, если без пожара. Так что петлей фаза-ноль пренебрегать не стоит, вещь ОЧЕНЬ хорошая.
Следующий момент. Приходит ко мне мой друг, крутой электрик, и говорит: «а давай тебе на ввод двухполюсный автомат поставим! Безопаснее же будет!». Я подумал и говорю: а ведь точно, давай! Мы лезем в щит и меняем мой однополюсный автомат на двухполюсный (правда тут небольшая поправка: этот щит или ЩУ частного дома, или мой щит в квартире, который запитан с этажного щита). Для лучшего понятия опять рисунок.
У меня пробой изоляции на корпус. Фаза по красному проводу идет до нагрузки, с нагрузки переходит на корпус, по защитному проводнику (желтому) доходит до моего щита и…остается на нем дежурить. Так как нет связи с нейтралью трансформатора – то нет и защиты. Корпус электроприемника под напряжением, щит под напряжением, защиты нет.
В системе TN-C запрещено разрывать PEN проводник, и именно по этой причине запрещено использование УЗО, так как УЗО отключает сразу оба проводника.
Правда есть и исключение (ПУЭ-7 пп.1.7.80): при необходимости можно устанавливать УЗО для защиты отдельных электроприемников, но при одном условии – защитный PE проводник (желтый) должен быть подключен к приходящему PEN проводнику ДО коммутационного аппарата.
Как это выглядит на практике: я хочу защитить себя от своей стиральной машины. Я устанавливаю УЗО, отходящие на розетку фазу и ноль подключаю к нижним контактам УЗО, а защитный (желтый) проводник тащу аж до подъездного щита и там подключаю к приходящему PEN, то есть или на корпус этажного щита, или на шину, к которой подключен приходящий PEN проводник.
Следующий момент (и неверное последний, есть и другие, но уже устал писать, самые основные моменты описал) – в щите могут перепутать фазу и ноль. Ну, например, покопался электрик (сосед, друг соседа) в щите, по ошибке отсоединил провода, идущие в квартиру и при обратном подключении их перепутал. Или во ВРУ кто-то поработал и так же подключил проводники неправильно. В конце-то концов какая разница в правом отверстии розетки у вас фаза или в левом. Да и для выключателей света особой разницы нет что «рвать» - фазу или ноль. Ну а результат от такой «работы» виден на картинке.
Конечно в рассказе о системе TN-C многое упрощено, что-то пропущено, но в общем и целом дает «картинку» об этой системе. Ненадежная, капризная, требующая как можно более точных расчетов цепи «фаза-нуль», требующая знаний и аккуратности при работах во ВРУ и этажных щитах, отсутствие защиты при отгорании нуля и так далее, и так далее, и так далее…
И что же делать?
Можно пинать управляющую компанию, чтоб как можно быстрее делала модернизацию электрики в доме, можно оптом покупать иконки и молиться денно и нощно, можно потратить деньги и установить себе современный электрощит с реле контролем напряжения и контролем обрыва нуля (не поможет, если обрыв нуля будет ПОСЛЕ этого реле), можно продать квартиру и переехать в боле современный дом, ну и так далее.
В конце концов НЕ делать себе систему TN-C (остаться на двухпроводке), а если всё-таки уже поменяли себе проводку (что правильно сделали), то третий, защитный проводник, оставить висеть «в воздухе» в распределительных коробках и в электрощите. И когда УК расщедрится на смену электропроводки в таком доме – с гордостью подключить PE проводники на свои места.
На самом деле в системе TN-C всё чуток сложнее, но задачей стоит не провести полный анализ недостатков этой системы, а дать понятие чем отличаются системы защит друг от друга и по какому принципу работает их защита.
Система ТТ
В принципе про саму систему всё понятно (как я думаю), хочется сказать пару слов о КАЧЕСТВЕ заземляющего контура и УЗО (АВДТ).
В системе TT нет тока короткого замыкания, как в системе TN-C. Отключение поврежденной линии может быть осуществлено только устройством диф.защиты. Другими словами в системе ТТ установка УЗО является ОБЯЗАТЕЛЬНОЙ!!!
Но не стоит забывать, что УЗО – это просто устройство, которое может и подвести, не сработать. Например: пригорели контакты. Или УЗО электронное и вышла из строя электронная плата усилителя. Или просто попался брак, в конце концов. В общем полной 100% уверенности что УЗО отработает – нет. И потому защитой от поражения электричеством в системе с заземлением для вас будет именно качество контура.
Но если контур заземления у меня плохой (вбил метр ржавой трубы, найденной на помойке, просто намотал на нее провод 1,5кв.мм. и другой конец этого провода подключил к шине заземления (РЕ)), то по такому контуру напряжение будет стекать очень неохотно (большое сопротивление) и соответственно между землей на которой я стою и корпусом электроприемника будет уже достаточно большой потенциал (большое напряжение) и я имею все шансы получить удар током.
Опять же идеализируя ситуацию: если сопротивление контура бесконечность (нет контура, сгнил. Или отпал намотанный на трубу проводок) – то между землей и корпусом напряжение 220 вольт. Если сопротивление контура 0 Ом (знаю, что такого быть не может, это идеал) – то всё напряжение стекает на контур и разница потенциалов – 0 вольт. Вот именно потому контур и должен быть хорошим, что его задача не отключить УЗО (бракованное, блин, попалось), а именно сравнять потенциал между корпусом и землей до как можно меньшего значения.
Итак, автомат при попадании фазы на корпус не отработает, так как нет режима КЗ (помним, что нет соединения с нейтралью трансформатора), поэтому для безопасности устанавливаем в свой щиток УЗО или АВДТ.
Что будет в этом случае? А всё просто: через устройство дифференциальной защиты «уйдет» ток одной величины, а «вернется» меньше, так как часть тока уйдет в землю. УЗО стоит и «думает»: так, ушло 5 ампер, вернулось 4,5 ампера… Куда еще 0,5 ампера делось? Караул, у нас потери!!! Пусть хозяин разбирается, а я эту линию отключу». И постарается отключить! Но только в том случае, если ток утечки на контур (землю) будет больше, чем ток утечки указанный на самом УЗО (АВДТ). А вот именно для этого и надо рассчитывать и контур, чтоб у контура было определенное сопротивление к земле, и ток утечки УЗО, чтобы быть уверенным, что от этой утечки УЗО сработает.
В системе ТТ установка УЗО является обязательной!
Повторное заземление
Нужно ли делать повторное заземление?
ПУЭ-7 это делать рекомендует. То есть контур повторного заземления не является обязательным, но и лишним он тоже не будет. Постараюсь объяснить почему (с моей точки зрения).
Про систему ТТ понятно, там контур заземления – обязательное условие и этот контур ваш собственный.
А как же быть с системой TN, которая является одновременно и заземлением, и занулением? Да, на подстанции есть свой контур и к вам приходит уже заземленный проводник. Но насколько вы уверены в качестве того контура? Как часто проверяют его сварные соединения и измеряют его параметры (растекание электрического тока заземляющего устройства)?
Если вы живете в своем доме, то скажите когда в последний раз на подстанции, с которой ваш дом запитан, делали проверку заземляющего контура? Скорее всего никогда.
Я 15 лет живу в доме с системой TN-C-S, дом 2003 года постройки. Подстанция стоит на забетонированной площадке, вокруг нее асфальтированная дорога. И ни разу не было ни проверки контура, ни его замера. И заставить сделать такую проверку невозможно, в лучшем случае предоставят левый протокол, в худшем – пошлют. А ведь это моя защита!
Ну а если я сам вокруг своего дома сделал контур, то никто не мешает мне проверят его хоть каждые полгода. Так же намного легче заставить провести проверку контура свою управляющую компанию. Если у вас ТСЖ – то сделать это еще легче, достаточно принять решение на общем собрании.
Да и вообще, как мне кажется, в деле безопасности лучше чуть-чуть перестраховаться, чем рисковать собою и близкими. Так что повторный контур заземления лишним не будет.
Заключение.
Системы заземления ТТ и IT.
В системе ТТ обязательны два условия: наличие своего контура и установка УЗО или АВДТ.
Систему IT не рассматриваю и не описываю, кто захочет найдет информацию сам.
Система TN-C вредная, опасная, противная. Требует аккуратности и внимательности при производстве работ. Запрещено разрывать цепь PEN проводника. При установке УЗО защитный проводник должен подключаться непосредственно к PEN проводнику ДО коммутационных аппаратов. При обрыве нулевого проводника защита не работает, а открытые проводящие части (корпуса электроприемников) оказываются под напряжением. Требует расчетов и/или замеров петли «фаза-ноль».
Система TN-C-S. Разделение PEN проводника на PE и N проводники должна осуществляться ДО коммутационных аппаратов. То есть подключили приходящий PEN проводник к PE шине, разделили на два (посредством перемычки), затем с PE шины PE проводники подключаются к защитным клеммам розеток и оборудования, а N проводники можно подключать на двух- четырехполюсные автоматы, УЗО, АВДТ, рубильники и так далее. Но с одним условием: N проводник должен отключаться вместе с фазным проводником. То есть подключать N проводник на отдельный автомат – нельзя. Так же нельзя после разделения соединять или подключать N и PE проводники вместе. Как только они разделились – так и должны дальше идти по отдельности, нигде больше не встречаясь.
Система TN-S – дорогая.
Статья написана специально для группы Электрик https://vk.com/ehlektrik.