Система TN-C-S: что это такое, особенности, как её выполнять

Система TN-C-S — это система распределения электроэнергии, в которой заземлена одна из частей источника питания, находящихся под напряжением. Открытые проводящие части электроустановки здания присоединены к заземленной части источника питания, находящейся под напряжением, в головной части электроустановки здания (от источника питания) посредством PEN-проводников, PEM-проводников или PEL-проводников, а в остальной части электроустановки здания – с помощью защитных проводников (PE) (определение согласно СП 437.1325800.2018).

Вся информация, которую вы прочитаете ниже практически полностью основана на статьях Ю.В. Харечко с его книги [1], а также нормативной документации [2] и [3].

Особенности

При типе заземления системы TN-C-S (рис. 1 и 2) заземлена одна из частей источника питания, находящихся под напряжением, обычно – нейтраль трансформатора. Открытые проводящие части электроустановки здания имеют электрическое соединение с заземлённой частью источника питания, находящейся под напряжением. Для обеспечения этого соединения в низковольтной распределительной электрической сети обычно применяют PEN-проводники, а в электроустановке здания используют защитные проводники PE. В системе TN-C-S возможно также применение PEN-проводников в головной (по току электроэнергии) части электроустановки здания. При этом в электрических цепях остальной части электроустановки здания используют защитные проводники.

В системе TN-C-S также, как в системе TN-C в распределительной электрической сети применяют PEN-проводники, а в электроустановке здания так же, как в системе TN-S используют защитные проводники.

При типе заземления системы TN-C-S PEN-проводник всегда разделяют на защитный и нейтральный проводники в какой-то точке электроустановки здания. Это разделение может быть произведено на вводе в электроустановку здания – на вводном зажиме или на защитной шине вводно-распределительного устройства (рис. 1). Так следует делать в электроустановках жилых и общественных зданий, торговых предприятий, медицинских учреждений.

Система TN-C-S трехфазная четырехпроводная. PEN-проводник разделен на вводе электроустановки здания
Рис. 1. Система TN-C-S трехфазная четырехпроводная. PEN-проводник разделен на вводе электроустановки здания (на основе рисунка 2.13 из книги [1] автора Харечко Ю.В.)

PEN-проводник может быть разделён также на вводном зажиме или на защитной шине другого распределительного устройства, которое соединено с ВРУ посредством распределительной электрической цепи, имеющей PEN-проводник в составе своих проводников (рис. 2).

Система TN-C-S трехфазная четырехпроводная pen-проводник разделен для части электроустановки здания
Рис. 2. Система TN-C-S трехфазная четырехпроводная. PEN-проводник разделен для части электроустановки здания (на основе рисунка 2.14 из книги [1] автора Харечко Ю.В.)

На рисунках 1 и 2 обозначено:

  1. заземляющее устройство источника питания;
  2. заземляющее устройство электроустановки здания;
  3. открытые проводящие части;
  4. защитный контакт штепсельной розетки;
  5. ПС — трансформаторная подстанция;
  6. КЛ — кабельная линия электропередачи;
  7. ВЛ — воздушная линия электропередачи.

В первом случае (см. рисунок 1) во всей электроустановке здания применяются два проводника – защитный и нейтральный. Во втором случае (см. рисунок 2) в головной (по току электроэнергии) части электроустановки здания используют PEN-проводник, а после точки его разделения применяют защитный и нейтральный проводники. Открытые проводящие части электрооборудования класса I присоединяют соответственно к защитным проводникам во всей электроустановке здания (см. рисунок 1) или в головной части электроустановки здания их присоединяют к PEN-проводникам, а в остальной её части – к защитным проводникам (см. рисунок 2).

При типе заземления системы TN-C-S теоретически возможно разделение PEN-проводника на защитный и нейтральный проводники в любой точке распределительной электрической сети. Однако более надёжно производить разделение PEN-проводника в электроустановке здания, например, на вводных зажимах ВРУ (ВУ) или на его защитной шине.

Если трансформаторная подстанция встроена в здание, то электроустановку здания целесообразно выполнить с типом заземления системы TN-S, поскольку система распределения электроэнергии не будет иметь линии электропередачи.

Причины широкого распространения типа заземления системы TN-C-S в электроустановках жилых зданий.

Тип заземления системы TN-C-S получил широкое распространение в электроустановках жилых зданий, что обусловлено рядом причин:

  • Во-первых, для реализации системы TN-C-S возможно использование существующих низковольтных распределительных электрических сетей без проведения их реконструкции.
  • Во-вторых, систему TN-C-S можно рассматривать как логическое развитие системы TN-C. Поэтому электроустановки здания, соответствующие типу заземления системы TN-C-S, можно рассматривать как один из вариантов “модернизации” низковольтных электроустановок, получивших повсеместное распространение на территории нашей страны. Проектировщикам, электромонтажникам и персоналу, обслуживающему электроустановки зданий, сравнительно легко понять логическую трансформацию системы TN-C в систему TN-C-S, а также основные требования, которыми следует руководствоваться при выполнении защитных проводников в электроустановках зданий, имеющих этот тип заземления системы.
  • В-третьих, в электрических цепях электроустановок зданий, соответствующих типу заземления системы TN-C-S, которые защищены устройствами дифференциального тока (УДТ), достаточно легко выявить ошибки, допущенные при соединении защитных и нейтральных проводников электропроводок. УДТ будут без какой-либо причины отключать защищаемые ими электрические цепи, сигнализируя о следующих ошибках, допущенных при выполнении монтажа проводников электропроводок:
  • – присоединении нейтральных проводников к открытым проводящим частям электрооборудования класса I;
  • – присоединении защитных проводников к зажимам электрооборудования, предназначенным для подключения нейтральных проводников;
  • – электрическом соединении между собой защитных проводников и нейтральных проводников.
  • В-четвёртых, при типах заземления системы TN ток замыкания на землю, протекающий в аварийной электрической цепи с фазного проводника на открытую проводящую часть и защитный проводник, может быть равным току однофазного короткого замыкания. Поэтому в составе такой меры защиты от поражения электрическим током, как автоматическое отключение питания, возможно использование устройств защиты от сверхтока – автоматических выключателей и плавких предохранителей. Однако в некоторых случаях нельзя обеспечить нормируемое время отключения с помощью устройств защиты от сверхтока. Тогда автоматическое отключение питания следует производить с помощью УДТ.

При применении типа заземления системы TN-C-S в электроустановках зданий можно обеспечить более высокий уровень электрической безопасности, чем при использовании типа заземления системы TN-C. Больший уровень электробезопасности, прежде всего, достигается вследствие использования в электроустановках зданий отдельных защитных проводников, по которым в нормальных условиях протекают токи утечки. Их значения существенно меньшие значений токов нагрузки, которые обычно протекают по PEN-проводникам. Незначительные электрические токи оказывают меньшее негативное воздействие на электрические контакты в цепях защитных проводников. Поэтому вероятность потери непрерывности электрической цепи у защитного проводника существенно меньше, чем у PEN-проводника.

При необходимости повысить уровень электробезопасности электроустановку здания следует выполнить с типом заземления системы TN-S. Это потребует строительства новой или реконструкции существующей низковольтной линии электропередачи.

В настоящее время систему TN-C-S повсеместно применяют на территории нашей страны. Для реализации системы TN-C-S используют существующие и новые низковольтные распределительные электрические сети, воздушные и кабельные линии электропередачи которых имеют три фазных проводника и PEN-проводник. На основе этих сетей можно также реализовать системы TN-C и TT.

Как выполнить тип заземления системы TN-C-S?

Для электроустановки индивидуального жилого дома.

Выполнить тип заземления системы TN-C-S для электроустановки индивидуального жилого дома достаточно просто. Разделение PEN-проводника следует произвести на вводных зажимах ВРУ (см. рисунок 1 статьи). Далее во всей электроустановке здания следует применять два проводника: защитный и нейтральный, которые не должны иметь ни преднамеренного, ни случайного электрического соединения между собой за точкой разделения PEN-проводника.

Электроустановку индивидуального жилого дома обычно подключают к низковольтной распределительной электрической сети. PEN-проводник линии электропередачи следует разделять на вводе в электроустановку индивидуального жилого дома (рис. 1). Подробнее о ВРУ см. статью “Как собрать трехфазное ВРУ для частного дома?“.

Для электроустановки вновь сооружаемых многоквартирных жилых зданий.

В электроустановках вновь сооружаемых многоквартирных жилых зданий тип заземления системы TN-C-S может быть реализован только одним способом, предусматривающим разделение PEN-проводника линии электропередачи на вводе в электроустановку здания, а именно на вводных зажимах ВРУ (см. рисунок 3).

Электроустановка жилого многоквартирного здания, соответствующая типу заземления системы TN-C-S
Рис. 3. Электроустановка жилого многоквартирного здания, соответствующая типу заземления системы TN-C-S. PEN-проводник разделён в ВРУ (на основе рисунка 2.15 из книги [1] автора Харечко Ю.В.)

Для существующих электроустановок многоквартирных жилых зданий.

В существующих электроустановках многоквартирных жилых зданий тип заземления системы TN-C-S мог быть выполнен иначе. Например, PEN-проводники электрических стояков могли быть разделены на защитные и нейтральные проводники в этажных распределительных щитках (ЭРЩ), которые установлены на этажах жилого здания и подключены к электрическим стоякам (см. рисунок 4).

Электроустановка жилого многоквартирного здания, соответствующая типу заземления системы TN-C-S PEN проводник разделен в ЭРЩ
Рис. 4. Электроустановка жилого многоквартирного здания, соответствующая типу заземления системы TN-C-S. PEN проводник разделен в этажных распределительных щитках (на основе рисунка 2.16 из книги [1] автора Харечко Ю.В.)

На рисунках 3 и 4 обозначено:

  1. заземляющее устройство источника питания;
  2. заземляющее устройство электроустановки здания;
  3. открытая проводящая часть.

Примечание из книги [1] автора Харечко Ю.В. – на рисунках 3 и 4 электроустановки квартир условно представлены в виде однофазных электроприёмников класса I.

В первом варианте электрический стояк (см. рисунок 3), входящий в состав распределительной электрической цепи и предназначенный для передачи электроэнергии от ВРУ до этажных распределительных щитков, должен иметь 5 проводников – 3 фазных проводника, нейтральный проводник и защитный проводник. Во втором варианте (см. рисунок 4) электрический стояк выполнен из 3 фазных проводников и PEN-проводника.

Первый вариант построения электрических цепей защитных проводников в электроустановках жилых зданий, соответствующих типу заземления системы TN-C-S, который предписан требованиями ГОСТ 30331.1-2013, является более предпочтительным с точки зрения обеспечения защиты от поражения электрическим током, чем второй вариант. Первым вариантом реализации типа заземления системы TN-C-S следует руководствоваться при реконструкции существующих электроустановок жилых зданий.

Другие примеры выполнения системы TN-C-S.

Система TN-C-S однофазная двухпроводная с разделением PEL-проводника на вводе электроустановки
Рис. 5. Система TN-C-S однофазная двухпроводная, в которой PEL-проводник разделён на защитный проводник PE и заземлённый линейный проводник LE на вводе электроустановки
Система TN-C-S однофазная двухпроводная с разделением PEL-проводника
Рис. 6. Система TN-C-S однофазная двухпроводная с разделением PEL-проводника
Система TN-C-S однофазная двухпроводная, в которой PEN-проводник разделен
Рис. 7. Система TN-C-S однофазная двухпроводная, в которой PEN-проводник разделен на защитный проводник PE и нейтральный проводник N на вводе электроустановки
Система TN-C-S трехфазная трехпроводная с разделением PEL-проводника на вводе электроустановки
Рис. 8. Система TN-C-S трехфазная трехпроводная, в которой PEL-проводник разделён на защитный проводник PE и заземленный линейный проводник LE на вводе электроустановки
Система TN-C-S трехфазная трехпроводная с разделением PEL-проводника
Рис. 9. Система TN-C-S трехфазная трехпроводная, в которой PEL-проводник разделен на защитный проводник PE и заземленный линейный проводник LE где-то в электроустановке

Об обслуживании электроустановок жилых зданий

Однако в настоящее время система обслуживания электроустановок жилых зданий далека от совершенства. Она не создает непреодолимых препятствий свободному доступу жильцов к электрическим стоякам и ЭРЩ. Это обстоятельство может быть причиной осуществления некоторых негативных воздействий на электроустановку жилого здания, которые снижают уровень защиты от поражения электрическим током и, следовательно, уменьшают преимущества от применения первого варианта по сравнению со вторым вариантом.

При выполнении электромонтажных работ жильцами, которые являются обычными лицами, резко возрастает вероятность ошибочного подключения зажимов какого-либо электрооборудования, предназначенных для подключения нейтральных проводников, к защитному проводнику электрического стояка, а открытых проводящих частей электроприёмников класса I – к его нейтральному проводнику. Подобные ошибки также могут появиться и при замене существующих электропроводок в квартирах и их неправильном подключении к электрическим стоякам, когда защитные проводники электропроводок ошибочно присоединяют к нейтральным проводникам электрических стояков, а нейтральные проводники электропроводок – к их защитных проводникам.

Такие ошибки более вероятны в электроустановках жилых зданий, электрические стояки которых выполнены проводниками, не имеющими цветовой и буквенно-цифровой идентификации, соответствующей требованиям ГОСТ 33542-2015. Вероятность совершения ошибок ещё более увеличивается в тех случаях, когда при подключении к электрическим стоякам какого-либо электрооборудования или электрических цепей используют проводники, не имеющие надлежащей цветовой идентификации.

Существующее положении усугубляет низкая квалификация персонала, эксплуатирующего электроустановки жилых зданий. При проведении ими ремонтных и эксплуатационных работ в электроустановке жилого здания возможно ошибочное подключение защитных зажимов электрооборудования класса I и даже ЭРЩ к нейтральному проводнику электрического стояка, а их нейтральных зажимов – к защитному проводнику электрического стояка. То есть и неконтролируемая работа жильцов, и действия эксплуатационного персонала низкой квалификации могут привести к снижению уровня электрической безопасности.

Список использованной литературы

  1. Харечко Ю.В. Основы заземления электрических сетей и электроустановок зданий. 6-е изд., перераб. и доп. – М.: ПТФ МИЭЭ, 2012. – 304 с.
  2. ГОСТ 30331.1-2013
  3. СП 437.1325800.2018