В большинстве старых домов и квартир используется двухпроводная электрическая сеть (система TN-C). В такой системе нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в один по всей сети. Система TN-C не соответствует современным нормам и требованиям по электробезопасности. Эксплуатация электрических сетей, построенных по системе TN-C, связана с повышенным риском как для человека, так и для строения. Понятно, что полностью заменить все компоненты сети не всегда возможно. Как же обеспечить безопасную эксплуатацию электрических сетей с наименьшими потерями? Самым простым и практичным вариантом является преобразование системы TN-C в систему TN-C-S.
Система TN-C-S позволяет безопасно эксплуатировать современные приборы с трехконтактными вилками (евровилками), а также использовать современные средства защиты, такие как УЗО.
Общие понятия
Для более чёткого понимания и восприятия материала рассмотрим два типа электрических сетей. Внешняя питающая электросеть — линии электропередач (ЛЭП), по которым электроэнергия поступает к нам в дом.
На фото ниже показан фрагмент городской воздушной линии электропередачи, питающей жилые дома по моей улице. В типовом случае используют четыре изолятора (ролика) закреплённых на опоре. Три верхних изолятора используют для фазных проводников (обозначены L1, L2, L3) и нижний изолятор используют для нулевого рабочего проводника (обозначен буквой N). При однофазном питании в жилой дом электроэнергия поступает по двум проводам (на фото показана отходящая линия (L1 — N), при трёхфазном электроснабжении в жилой дом электроэнергия поступает по 4 проводам, т. е. используются все четыре провода.
Таким образом, городская воздушная линия (ВЛ) представляет собой четырёхпроводную систему (обозначаемую комбинацией букв TN-C), в которой проводник N (в современной терминологии PEN) совмещает в себе функции рабочего и защитного проводника. Данная система (TN-C), несмотря на её существенные недостатки, для внешних питающих сетей разрешена к применению. Но вот использовать её внутри жилых помещений согласно действующим нормативным документам нельзя.
Внутренняя (внутридомовая) электрическая сеть — лектрическая сеть, проложенная внутри дома, посредством которой обеспечиваются электроэнергией потребители в жилом доме и в хозяйственных постройках, а также освещение помещений дома и хозяйственных построек.
Как отмечалось выше, использовать систему TN-C внутри жилых строений запрещено. К использованию разрешена лишь система TN-C-S. Причин достаточно:
- Невозможность системы TN-C обеспечить требуемую электробезопасность для жильцов дома и безопасность самого строения.
- Невозможность использования (по крайней мере, полноценного) современных устройств защитного отключения.
- Невозможность правильного и безопасного подключения современных бытовых приборов (телевизор, стиральная машина, холодильник и т. д.).
Для наглядности рассмотрим подключение к внутридомовой электросети современной бытовой техники, имеющей трёхконтактную вилку (в обиходе называют евровилкой). При однофазном питании жилого дома в дом приходит два провода (фазный и нулевой), как показано на фото выше. Для правильного и безопасного подключения бытовой техники, оборудованной евровилкой, требуется три провода, фазный (L), нулевой рабочий (N) и защитный (PE). Что и показано на фото ниже слева.
Таким образом, в случае подключения бытовой техники к двухпроводной электропроводке оборудование работать будет. Такое подключение современной бытовой техники характерно для старых многоквартирных домов. Но в этом случае возникает реальная угроза поражения электрическим током. Почему? Если посмотреть на схему подключения внутри самого устройства (стиральная машина, холодильник и т. д.), то мы увидим, что третий защитный провод (PE), идущий от вилки, подключён к корпусу оборудования. На фото справа показано подключение защитного проводника внутри сварочного аппарата (обведено белым кругом). Аналогично подключаются и прочее электрооборудование (стиральная машина, холодильник и т. д.). За счет такого подключения корпус электроприбора всегда защищён от появления на нём высокого (фазного) напряжения. Так как в случае повреждения (пробоя) изоляции и появления фазного напряжения на корпусе прибора, сработает защитный автомат (либо по току короткого замыкания, либо по току утечки) и отключит неисправный прибор. Тем самым исключается возможность поражения человека электрическим током при неисправном оборудовании.
К сожалению, на практике ситуация такова:
- Люди мирятся (либо вынуждены мириться) с возможной опасностью поражения электрическим током при использовании в доме устаревшей (двухпроводной) электрической сети.
- Начинают пытаться «решать проблему» народными методами.
Так, например, в сети Интернет высказывается идея объединить (соединить между собой) контакты проводников N и PE в розетке. Тем самым, якобы, корпус электроприборов будет занулён, и будет обеспечена безопасность жильцов. Делать этого категорически нельзя, так как вероятность поражения электрическим током существенно возрастает. Чтобы понять почему, рекомендую посмотреть мою статью «Электромонтажные работы в доме — по британскому стандарту».
Таким образом, для правильного безопасного подключения электрооборудования в доме с возможностью использования современных защитных устройств (УЗО), требуется модернизация (реконструкция) электрической сети в жилом доме.
Преобразование системы TN-C в систему TN-C-S
Основные моменты по модернизации внутридомовой электросети представим следующим образом:
- При однофазном питании жилого дома (квартиры) необходимо перейти от двухпроводной внешней сети (проводники L, PEN) к трёхпроводной сети внутри дома (проводники L, N, PE).
- При трёхфазном питании и наличии в доме однофазных потребителей (что практически всегда имеет место) необходимо перейти от четырёхпроводной внешней сети (L1, L2, L3, PEN) к пятипроводной сети внутри жилого строения (L1, L2, L3, N, PE).
Для наглядности рассмотрим процесс разделения PEN проводника в виде следующей условной картинки:
Как видно из рисунка, процесс разделения проводника PEN на два раздельных проводника (PE и N), как при однофазном вводе, так и при трехфазном, по сути, одинаков. Хотя, нужно отметить, что при трёхфазном вводе в дом, подключение трёхфазных потребителей (например, циркулярной пилы или бетономешалки) будет отличаться от подключения однофазных потребителей (телевизор, холодильник и т. д.)
Возвращаясь к нашему рисунку, отметим следующее:
Для того чтобы правильно выполнить преобразование системы TN-C в систему TN-C-S, необходимо выполнить и учесть ряд требований:
1. Правильно выбрать место разделения PEN проводника в электроустановке.
2. Не допускать присоединения проводников N и PE (в точке разделения) под один болт.
3. После разделения проводника PEN на проводники PE и N в электроустановке, последние не должны иметь электрического контакта между собой.
4. Защитный проводник PE ни при каких обстоятельствах не должен иметь разрывов в цепи или установленных в этой цепи коммутационных аппаратов.
Важно также понимать и учитывать, что система TN-C-S является комбинацией систем TN-C и TN-S.
Т. е. на участке до точки разделения в электроустановке (на рисунке точка разделения обозначена шинкой) она сохраняет все недостатки, присущие системе TN-C.
Практическое выполнение работВыбор места разделения PEN проводника в электроустановке
Наиболее оптимальным местом разделения PEN проводника являются:
1. Во вводном шкафу на фасаде дома.
2. В учётно-распределительном шкафу внутри жилого дома.
Кроме того, при выполнении работ нужно учитывать тот факт, что в зависимости от материала, из которого сделан шкаф (токопроводящий или диэлектрический), выполнение работ будет несколько отличаться. Поэтому мы рассмотрим выполнение работ для обоих случаев (в металлическом шкафу и в пластиковом боксе).
Разделение PEN проводника в учетно-распределительном металлическом шкафу
С учётом удобства выполнения работ, экономии материалов (четырёхжильный кабель был в наличии, пятижильный кабель необходимо было покупать), я разделение PEN проводника делал в учётно-распределительном шкафу внутри дома.
Основные фрагменты выполнения работ представлены на фото ниже, как и краткие к ним пояснения.
Основание, на котором выполнен монтаж оборудования, представляет собой металлическую (стальную, токопроводящую) конструкцию, которая крепится в стальном шкафу посредством четырёх (токопроводящих) шпилек.
Пояснение к фото:
1. — место присоединения проводника PEN, который заводится в дом в составе силового медного кабеля (4?10 мм2) и крепится к стальному основанию учетно-распределительного шкафа.
2. — медный монтажный провод (сечением 10 мм2), который обеспечивает электрическое присоединение проводника PEN к шинке (4).
3. — присоединение монтажного провода 2 должно быть надёжным и тщательно выполненным. В данном случае в точке 3 оно выполнено винтом, а в точке 1 присоединяется посредством опресованного наконечника, закреплённого на шпильке стального основания шкафа под гайку.
4. — главная заземляющая шинка (4). Из особенностей отмечу следующее. К стальному основанию шинка прикреплена двумя винтами. Основание в месте присоединения шинки должно быть зачищено от заводской краски (для лучшего контакта). Количество свободных винтов (мест) у главной заземляющей шинки для подключения защитных PE проводников групповых потребителей лучше взять с запасом (на фото ниже показаны места 1-11 для подключения).
Кроме того, для надёжного присоединения стального корпуса учетно-распределительного шкафа к заземляющему контуру, я использовал отдельный дополнительный проводник (заводится в шкаф снизу и крепится к нижней шпильке основания шкафа) от основной системы уравнивания потенциала, что более детально показано на фото ниже.
Присоединение дополнительного PE проводника в нижней части шкафа выполнено аналогично вышеописанному.
Момент разделения общего PEN проводника на два раздельных самостоятельных проводника N и PE показан в фотоподборке ниже. На что важно обратить внимание?
Стальное токопроводящее основание соединено с проводником PEN. Для разделения мы использовали:
- правую верхнюю шпильку шкафа — для защитного проводника PE (фото слева)
- левую верхнюю шпильку шкафа — для нулевого (рабочего) проводника N (фото справа)
Таким образом, соблюдено требование о недопустимости использования в месте разделения общего болта
5. — шинка нулевого (рабочего) проводника.
Как мы знаем, после разделения проводники PE и N не должны пересекаться (иметь электрический контакт) между собой. Чтобы обеспечить выполнение данного условия, использовалась шинка нулевого проводника, выполненная на диэлектрическом основании, с креплением на динрейку.
После разделения PEN проводника, для подключения потребителей мы будем использовать:
Для подключения однофазных потребителей — три проводника:
- Фазный проводник (L), который берём с отходящего группового автомата.
- Нулевой (рабочий) проводник (N), который берём с нулевой шинки.
- Защитный проводник (PE) берём с главной заземляющей шинки.
Особенности подключения трёхфазных потребителей
При трёхфазном вводе, после выполнения разделения мы получили 5-проводную систему. Но, в отличие от однофазных потребителей, мы используем не все проводники из возможных, а только четыре проводника из пяти: три фазных проводника (L1, L2, L3) и защитный проводник PE.
Ниже на фото наглядно показано, откуда и как можно запитать однофазные и трёхфазные потребители.
Разделение PEN проводника в пластиковом боксе
Ниже на фото показан пример разделения PEN проводника в пластиковом боксе. Из особенностей отмечу следующее. Шинка 1 и шинка 2 предустановленны в боксе заводом изготовителем. В принципе, их достаточно для того, чтобы выполнить разделение. Дополнительная шинка 3 использована с целью удобства выполнения работ при распределении нагрузок по групповым потребителям.
Перечень основного оборудования, установленного на динрейку (слева — направо):
- 1 — двухполюсный автомат
- 2 — однофазный счётчик
- 3 — устройство защиты многофункциональное (УЗМ-50) для защиты от перенапряжений
- 4 — групповое УЗО в количестве 2 единиц. Первое УЗО и два отходящих автомата (4, 6) используются для защиты потребителей в жилом доме. Второе УЗО и отходящий автомат (7) используются для защиты потребителей в хозяйственных постройках
Для подключения групповых потребителей, например в жилом доме, будем использовать:
- С отходящего автомата 5 (или 6) берём фазу (L).
- С шинки 1 получим рабочий (нулевой) проводник (N).
- С шинки 3 возьмём защитный проводник (PE).
Важный момент: для подключения потребителей, расположенных вне дома, будем использовать следующее подключение:
- С отходящего автомата 7 берём фазу (L).
- С шинки 1, как и выше, получим рабочий (нулевой) проводник (N).
- А вот защитный проводник (PE) будем брать со второго УЗО (4), крайний справа на фото.
Т. е. использовать в качестве защитного проводника подключение с шинки 3, как в предыдущем случае, для потребителей расположенных вне дома — недопустимо, так как данные потребители защищены своим УЗО и своим автоматом.
Выводы
После выполнения работ по преобразованию системы TN-C в систему TN-C-S в частном доме, домовладелец получает следующие преимущества:
- Можно правильно и безопасно подключить все современные электробытовые приборы в доме.
- При правильном применении и использовании устройств защитного отключения (УЗО), в частности:
- Использования пожарного УЗО на вводе в дом.
- Использование отдельных УЗО для групповых и отдельных потребителей и розеточных групп.
Мы можем получить почти идеальную с точки зрения безопасности систему электроснабжения жилого дома.
- Последний, очень важный момент, на который мало кто обращает внимание. Только после преобразования системы TN-C в систему TN-C-S, возможно использование системы уравнивания потенциалов в электроустановке жилого дома в целях безопасности жильцов дома и самого строения. При этом отметим следующий момент. Защитный проводник PE, который мы использовали для безопасного подключения бытовой техники, помимо своей основной функции в случае использования системы уравнивания потенциалов внутри дома, дополнительно выполняет функцию уравнивания потенциалов между естественными токопроводящими частями дома (строительными конструкциями, инженерными коммуникациями) и токопроводящими частями электроприборов (корпус стиральной машины, холодильника и т. д.).
