Захисний провідник (PE): що це таке, позначення, перетин, вимоги

Що таке захисний провідник (PE)?

Захисний провідник (PE) (protective conductor), згідно з ГОСТ 30331.1-2013 [1], – це провідник, призначений для цілей електричної безпеки, наприклад, для захисту від ураження електричним струмом. Чи не є струмопровідних провідником і ніколи не повинен знаходиться під напругою при нормальних умовах. Має в народі жаргонізми – “провід заземлення”, “нульовий захисний провідник”, що некоректно. В національної нормативної та правової документації, яка поширюється на низьковольтні електроустановки, іноді замість терміна «захисний провідник» використовують його позначення «PE-провідник».

Харечко Ю.В. в своїй книзі [2] пояснює, чому слід вживати термін “захисний провідник”, а не термін “нульовий захисний провідник”:

« У переважній більшості випадків при здійсненні заходів щодо захисту від ураження електричним струмом в електроустановках будинків використовуються особливі провідники, які в нормативній документації називають захисними провідниками. Захисний провідник, з’єднаний з заземленою токоведущей частиною джерела живлення, наприклад з заземленою нейтраллю трансформатора, в національній нормативної документації називають нульовим захисним провідником. Однак це найменування слід виключити з ужитку, оскільки ні в МЕМ, ні в стандартах та інших документах МЕК немає такого терміна. »

[2]

Застосування

Про застосування захисних провідників, найбільш ємко, на мій погляд, написав Харечко Ю.В. в своїй книзі [2]:

« Захисні провідники застосовують в низьковольтних електричних системах і змінного, і постійного струму, а також в електроустановках будинків, які входять до складу цих систем. »

[2]

Далі наводяться конкретні приклади використання захисних провідників в різних системах.

У системах TN-S змінного і постійного струму, як, наприклад, показано на малюнках 1А і 1Б відповідно, захисні провідники «починаються» від заземлених струмопровідних частин джерел живлення.

Система TN-S трифазна чотирипровідна
Мал. 1А. Система TN-S трифазна чотирипровідна з розділеними нейтральним провідником і захисним провідником у всій системі (на основі малюнка 31А1 з ГОСТ 30331.1-2013)
Система TN-S постійного струму трехпроводная
Мал. 1Б. Система TN-S постійного струму трехпроводная (на основі малюнка 31H з ГОСТ 30331.1-2013)

У системах TN-CS змінного струму, як, наприклад, показано на малюнку 2А захисні провідники «починаються» від точок поділу РЕN-провідників на захисні та нейтральні провідники. У системах TN-CS змінного струму захисні провідники можуть також «починатися» від точок поділу РЕL-провідників на захисні та фазні провідники (Див. малюнок 2Б.

У системах TN-CS постійного струму, як показано на малюнку 2В, захисні провідники «починаються» від точок поділу РЕL-провідника на захисний і полярний провідники і РЕM-провідника на захисний і середній провідники.

Система TN-CS трифазна чотирипровідна
Мал. 2А. Система TN-CS трифазна чотирипровідна, в якій PEN-провідник розділений на захисний провідник PE і нейтральний провідник N десь в електроустановці (на основі малюнка 31B1 з ГОСТ 30331.1-2013)
Система TN-CS однофазная двухпроводная з поділом PEL-провідника
Мал. 2Б. Система TN-CS однофазная двухпроводная з поділом PEL-провідника на заземлений лінійний провідник і захисний провідник для частини електроустановки (на основі малюнка 2 з книги [2] Харечко Ю.В.)
Система TN-CS постійного струму трехпроводная
Мал. 2В. Система TN-CS постійного струму трехпроводная (на основі малюнка 31K з ГОСТ 30331.1-2013)

У системах TT (малюнки 3А і 3Б) і IT змінного і постійного струму (рисунок 4) захисні провідники «починаються» від заземлюючих пристроїв низьковольтних електроустановок.

Система TT трифазна чотирипровідна
Мал. 3А. Система TT трифазна чотирипровідна із заземленим захисним провідником і нейтральним провідником у всій системі (на основі малюнка 31F1 з ГОСТ 30331.1-2013)
Система TT постійного струму трехпроводная
Мал. 3Б. Система TT постійного струму трехпроводная (на основі малюнка 31L з ГОСТ 30331.1-2013)
Система IT постійного струму трехпроводная
Мал. 4. Система IT постійного струму трехпроводная (на основі малюнка 31M з ГОСТ 30331.1-2013)

Приклади захисних провідників і їх призначення

Приклади захисних провідників, згідно ГОСТ Р 50571.5.54-2013 [3], включають в себе: захисний провідник зрівнювання потенціалів, який використовується для виконання захисного зрівнювання потенціалів, захисний заземлювальний провідник , Який застосовують для виконання захисного заземлення. Захисними провідниками також є РЕN-, РЕM- і РЕL-провідники, які, по-перше, виконують функції захисних заземлюючих провідників і, по-друге, нейтральних, середніх і лінійних провідників .

Звернімося до книги [2], автор якої Ю.В. Харечко більш детально описує призначення різних захисних провідників:

« За допомогою захисних провідників, РЕN-, РЕM- і РЕL-провідників в системах TN-C, TN-S і TN-CS здійснюють з’єднання відкритих провідних частин електрообладнання класу I, застосовуваного в електроустановках будинків, з заземленими струмоведучих частин джерел живлення. Оскільки будь-який із зазначених провідників повинен бути заземлений на вводі в електроустановку будинку, за допомогою захисних провідників, РЕN-, РЕM- і PEL-провідників відкриті провідні частини електрообладнання класу I приєднують до заземлюючих пристроїв електроустановок будівель. За допомогою захисних провідників в електроустановках будинків, відповідних типів заземлення системи TT і IT, відкриті провідні частини електрообладнання класу I з’єднують з заземлюючими пристроями електроустановок будівель. »

[2]

« За допомогою захисних провідників зрівнювання потенціалів в будівлях здійснюють електричне з’єднання між собою сторонніх провідних частин і їх приєднання до заземлюючих пристроїв електроустановок будівель. При виконанні додаткового зрівнювання потенціалів захисними провідниками зрівнювання потенціалів з’єднують відкриті провідні частини електрообладнання класу I зі сторонніми провідними частинами в приміщеннях будівлі, які характеризуються підвищеною небезпекою, наприклад, мають провідні підлоги. »

[2]

На малюнку 5 представлена схематична ілюстрація видів захисних провідників, що застосовуються в електроустановці будинку, і основні види провідних частин, до яких приєднують захисні провідники.

Заземляющие і захисні провідники
Мал. 5. Заземляющие і захисні провідники (на основі малюнка 8 з книги [2] Харечко Ю.В.)

На малюнку 5 наступні позначення:

  • 1 – захисний провідник;
  • 2 – головний провідник зрівнювання потенціалів;
  • 3 – заземлювальний провідник ;
  • 4 – провідник додаткового зрівнювання потенціалів;
  • B – головний заземлювальний затискач;
  • M – відкрита провідна частина ;
  • C – стороння провідна частина;
  • P – металева труба водопроводу;
  • T – заземлювач.

На малюнку 6 улаштування захисних провідників показано більш детально (ця схема взята з ГОСТ Р 50571.5.54-2013).

Приклади заземлювального пристрою заземлюючих електродів фундаменту
Мал. 6. Приклади заземлюючих пристроїв, якi заземлюючих електродів фундаменту, захисних провідників і захисних провідників зрівнювання потенціалів (на основі малюнка В.54.1 з [4])

На малюнку 6 наступні позначення:

  • C – стороння провідна частина;
  • C1 – водопровідна труба, металева зовні;
  • C2 – каналізаційна труба, металева зовні;
  • C3 – газопровідна труба з ізолюючої вставкою, металева зовні;
  • C4 – кондиціонування повітря;
  • C5 – система опалення;
  • C6 – металева водопровідна труба (наприклад, у ванній кімнаті);
  • C7 – металева каналізаційна труба (наприклад, у ванній кімнаті);
  • D – ізолююча вставка;
  • НРУ – низьковольтне розподільний пристрій;
  • ГЗЗ – головний заземлювальний затискач;
  • SEBT – затиск додаткового зрівнювання потенціалів;
  • T1 – заземлюючий електрод фундаменту, забитий в бетон або грунт;
  • T2 – заземлюючий електрод для системи блискавкозахисту, якщо необхідно;
  • LPS – система блискавкозахисту, при її наявності;
  • PE – захисний зажим (затискачі) в низьковольтному розподільчому пристрої;
  • PE / PEN – захисний або PEN зажим (затискачі) в головному низьковольтному розподільчому пристрої;
  • M – відкрита провідна частина;
  • 1 – захисний заземлювальний провідник (PE);
  • 1а – захисний провідник або PEN-провідник від мережі живлення, при його наявності;
  • 2 – захисний провідник зрівнювання потенціалів для приєднання до головного заземлюючого затискача;
  • 3 – захисний провідник додаткового зрівнювання потенціалів;
  • 4 – провідник токоотвода системи блискавкозахисту (LPS), при його наявності;
  • 5 – заземлюючий провідник.

вимоги

Оскільки захисні провідники застосовують у складі заходів захисту від ураження електричним струмом, до їх характеристикам, виконання та технічного стану нормативні та правові документи пред’являють спеціальні вимоги.

Про основні вимоги, які пред’являються до захисних провідників пише Харечко Ю.В. в своїй книзі [2]:

« Одним з основних вимог, що пред’являються до захисних провідників, є забезпечення безперервності їх електричних ланцюгів. ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (п. 543.3.3) заборонив включення комутаційних пристроїв в електричні ланцюги захисних провідників. Виняток – штепсельні розетки і вилки, за допомогою яких здійснюють приєднання переносного, пересувного та іншого електрообладнання класу I з роз’ємним підключенням до стаціонарних електропроводок. Електричні ланцюги захисних провідників в роз’ємних з’єднаннях розривають разом з електричними ланцюгами фазних провідників і нейтрального провідника , Полюсних провідників і середнього провідника. »

[2]

Однак вимоги ГОСТ Р 50571.5.54-2013 [3] допускають наявність в колах захисних провідників рознімних з’єднань, які можуть бути розібрані за допомогою інструменту для проведення необхідних випробувань. З’єднання захисних провідників повинні бути доступні для огляду і випробування, за винятком з’єднань, заповнених компаундом або герметичних.

« Захисні провідники повинні бути належним чином захищені від механічних, хімічних і електрохімічних пошкоджень, а також від електродинамічних зусиль, які з’являються при протіканні надструмів в електричних ланцюгах. »

[2]

Особливу увагу слід приділяти правильному з’єднанню шлейфом штепсельних розеток, оскільки при цьому можливе послідовне включення їх захисних контактів в електричний ланцюг захисного провідника.

Харечко Ю.В. в своєму словнику [2] роз’яснює цей “випадок” більш детально:

« Сучасні двополюсні штепсельні розетки, що застосовуються в однофазних електричних ланцюгах, зазвичай мають по два пружинних затиску, призначених для підключення фазного, нейтрального і захисного провідників. При підключенні захисного провідника електропроводки до першого затиску захисного контакту першої штепсельної розетки, з’єднанні провідником першого затиску захисного контакту другий штепсельної розетки з другим затискачем захисного контакту першої, першого затиску захисного контакту третьої штепсельної розетки з другим затискачем захисного контакту другий і т. Д. Буде мати місце послідовне включення захисних контактів штепсельних розеток в захисний провідник. У разі з’єднання штепсельних розеток шлейфом підключення їх захисних контактів необхідно виробляти до відгалуженням від захисного провідника стаціонарної електропроводки, які зазвичай виконують в настановних коробках. »

[2]

важливі факти[2,3] :

  • В електричних установках заборонено використовувати захисний провідник для передачі сигналів (ГОСТ Р 58698-2019).
  • Не потрібно безпосередньо підключати кожен окремий захисний провідник до головного заземлюючого затискача (шині), якщо вони електрично пов’язані з ним через інші захисні провідники.
  • Відкриті провідні частини електрообладнання повинні бути приєднані до затиску, призначеному для захисного провідника.
  • Якщо для захисту від ураження електричним струмом в складі автоматичного відключення живлення використовують пристрої захисту від надструмів, захисні провідники, виконані одножильний проводами, слід прокладати в спільній оболонці з лінійними провідниками або в безпосередній близькості від них.

Як захисні провідники можна використовувати такі провідні частини [2] :

  • жили багатожильних проводів і кабелів;
  • ізольовані або неізольовані одножильні;
  • металеві оболонки кабелів;
  • металеві труби, оболонки і електротехнічні короби, в яких розміщені провідники деяких електропроводок, якщо вони мають достатню провідність і забезпечена безперервність їх електричних ланцюгів;
  • деякі сторонні провідні частини, якщо вони мають достатню провідність, забезпечена безперервність їх електричних ланцюгів і захист від демонтажу;
  • оболонки і рами низьковольтних розподільчих пристроїв класу I і шинопроводів, якщо вони мають достатню провідність, забезпечена безперервність їх електричних ланцюгів, а також можливість підключення інших захисних провідників в будь-якому передбаченому для цього місці.

У п. 543.2.3 чинного стандарту ГОСТ Р 50571.5.54-2013 [3] перераховані провідні частини, які заборонено використовувати в якості захисних провідників і захисних провідників зрівнювання потенціалів:

– металеві водопровідні труби;
– металеві труби, що містять потенційно вогненебезпечні речовини такі, як гази, рідини, пил;
– конструкції, схильні до механічних навантажень при нормальній експлуатації;
– гнучкі або м’які металеві труби, за винятком спеціально призначених для цих цілей;
– гнучкі металеві частини;
– підтримуючі конструкції проводів, горизонтальні і вертикальні кабельні лотки.

Харечко Ю.В. в своїй книзі [2] доповнює:

« Як встановлено ГОСТ Р 50571.5.54-2013 [3] , Відкриті провідні частини одного електрообладнання, за винятком розподільних пристроїв і шинопроводів, не допускається використовувати в якості захисних провідників для іншого електрообладнання. Заборонено послідовне включення в захисний провідник відкритих провідних частин електрообладнання класу I. Підключення кожної відкритої провідної частини електрообладнання класу I слід виконувати окремим захисним провідником, який формується, наприклад, як відгалуження від захисного провідника стаціонарної електропроводки в протяжної, ответвительной або настановної коробках. »

[2]

Колірна і буквена ідентифікація

Захисні провідники повинні бути ідентифіковані за допомогою двокольорового жовто-зеленої комбінації, згідно ГОСТ 33542-2015 [5] . Буквено-цифрова ідентифікація захисного провідника повинна бути “PE”. Цю ідентифікацію застосовують також для захисного заземлюючого провідника.

Комбінація жовтого і зеленого кольорів призначена тільки для ідентифікації захисного провідника.

Буквено-цифрове позначення провідників для трифазних електроустановок будівель
Мал. 7. Буквено-цифрове позначення провідників для трифазних електроустановок будівель

Згідно п. 6.3.2 ГОСТ 33542-2015:

« Жовто-зелена колірна комбінація повинна бути такою, щоб на будь-яких 15 мм довжини провідника, де застосовують колірне позначення, один з цих кольорів покривав не менше 30% і не більше 70% поверхні провідника, а інший колір покривав залишок цієї поверхні.

Якщо неізольовані захисні провідники поставляють з забарвленням, вони повинні бути пофарбовані в жовто-зелений колір або по всій довжині кожного провідника, або в кожному відсіку або блоці, або в кожному доступному місці. Якщо для колірної ідентифікації використовують липку стрічку, слід застосовувати тільки двобарвне жовто-зелену стрічку. »

[5]

« Якщо захисний провідник може бути легко ідентифікований за допомогою його форми, конструкції або положення, наприклад концентрическая жила, допускається не виконувати колірне позначення по всій його довжині, однак кінці і доступні місця слід ідентифікувати графічним позначенням (дивіться малюнок 8) або жовто-зеленої двокольорового комбінацією, або буквено-цифровим позначенням “РЕ”. »

[5]

« Якщо сторонні провідні частини використовують в якості захисного провідника, допускається не виконувати їх ідентифікацію за допомогою квітів. »

[5]
Захисний провідник - графічне позначення
Мал. 8. Ідентифікація захисного провідника

Важливо знати! Згідно п. 6.1 ГОСТ 33542-2015, ідентифікація за допомогою квітів або міток не є потрібною для:

  • металевих оболонок або броні кабелів в разі, коли їх використовують в якості захисного провідника;
  • сторонніх провідних частин, які використовуються в якості захисного провідника;
    відкритих провідних частин, які використовуються в якості захисного провідника.

Переріз

Перетин захисного провідника вибирають по таблиці 54.2 з ГОСТ Р 50571.5.54-2013 [3] :

Мінімальна площа поперечного перерізу захисних провідників (коли не розраховують відповідно до 543.1.2 ГОСТ Р 50571.5.54-2013 / IEC 60364-5-54: 2011)
Перетин мідних лінійних провідників S, мм 2 Мінімальний перетин відповідного захисного провідника, виконаного, мм 2
з міді з інших металів
S ≤ 16 S (k 1 / k 2 ) * S
16 35 S / 2 1) (k 1 / k 2 ) * (S / 2)

k 1 – значення коефіцієнта k для лінійного провідника, розрахованого за формулою додатки А.54.1 ГОСТ Р 50571.5.54 або взятого з таблиці 43А ГОСТ Р 50571.4.43-2012 відповідно до матеріалу провідника та ізоляції. Якщо матеріал провідника мідь, то k 1 = 226, якщо алюміній, то k 1 = 148, якщо сталь, то k 1 = 78.

k 2 – значення коефіцієнта k для захисного провідника, обраного з таблиць A.54.2-A.54.6 ГОСТ Р 50571.5.54 відповідно до умов застосування.

1) для PEN-провідника , Зменшення перетину можливо тільки при виконанні обмежень по вибору перетину нейтрального провідника (див. ГОСТ Р 50571.5.52-2011 / IEC 60364-5-52: 2009)

Або розраховують відповідно до пункту 543.1.2 ГОСТ Р 50571.5.54-2013. Перетин захисних провідників повинен бути не менше ніж [3,4]:

  • перетину, обраного відповідно до вказівками МЕК 60949;
  • або перетину, розрахованого по наступній формулі, застосовують тільки при часу відключення сверхтока не більше 5 с.
Формула перетину захисного провідника

де

  • S – перетин, мм 2 ;
  • I – діюче значення очікуваного струму замикання на землю для пошкодження з дуже незначним повним опором, який може протікати через захисний пристрій (див. МЕК 60909-0), А;
  • t – час відключення захисним пристроєм струму замикання на землю (струму ушкодження), с;
  • k – коефіцієнт, що залежить від матеріалу захисного провідника, ізоляції, прилеглих частин, початкової і кінцевої температури.

Коефіцієнт k в даному випадку слід вибирати за таблицями A.54.2-A.54.6 [3] , Або розраховуватися за такою формулою:

Формула розрахунку коефіцієнта k
  • Q c – об’ємна теплоємність матеріалу провідника при 20 ° С, Дж / ° С · мм 3 ;
  • β – величина, зворотна температурному коефіцієнту питомого опору провідника при 0 ° C, ° C;
  • ρ 20 – питомий електричний опір матеріалу провідника при 20 ° C, Ом · мм;
  • θ f – кінцева температура провідника, ° C;
  • θ i – початкова температура провідника, ° C.
матеріал провідникаβ, ° CQ c , Дж / ° С · мм 3ρ 20 , Ом · мм
Мідь234,53,45 · 10 -317,241 · 10 -6
Алюміній2282,5 · 10 -328,264 · 10 -6
сталь2023,8 · 10 -3138 · 10 -6
Значення параметрів для різних матеріалів (з таблиці A.54.1 ГОСТ Р 50571.5.54-2013)

Якщо в результаті розрахунків отримано нестандартне перетин, слід використовувати захисний провідник з найближчим великим стандартним перерізом.

Примітки до цього пункту:

1) Слід враховувати струмообмеження за рахунок імпедансу ланцюга і обмеження I 2 t апаратом захисту.

2) Вказівки щодо обмеження температури у вибухонебезпечних середовищах наведені в МЕК 60079-0.

3) Для кабелів з мінеральною ізоляцією (МЕК 60702-1) в разі, коли стійкість до струму короткого замикання металевої оболонки кабелю більше, ніж у лінійних провідників, не потрібно розраховувати перетин металевої оболонки, використовуваної в якості захисного провідника.

Важливо! Відповідно до пункту 543.1.3 ГОСТ Р 50571.5.54-2013 перетин будь-якого захисного провідника, який не є жилою кабеля або не прокладений в спільній оболонці з лінійними провідниками, має бути не менше:

  • 2.5 мм 2 (Мідь) або 16 мм 2 (Алюміній), якщо є механічний захист;
  • 4 мм 2 (Мідь) або 16 мм 2 ( алюміній) , Якщо механічний захист відсутній.

Тобто, іншими словами:

« У всіх випадках, коли захисні провідники не входять до складу багатожильного кабелю, їх мінімальний переріз по міді має бути 2,5 мм 2 при наявності механічного захисту і 4,0 мм 2 при її відсутності. Перетин окремо прокладених захисних провідників, виконаних з алюмінію, має бути не менше 16 мм 2 . »

[2,3]

При цьому, захисний провідник, який не є частиною кабелю, вважається механічно захищеним, якщо він прокладений в трубі, коробі або іншим подібним способом.

Якщо захисний провідник є спільним для двох або більше ланцюгів, то його перетин вибирають такий спосіб [3] :

  • розраховують відповідно до 543.1.2 ГОСТ Р 50571.5.54-2013 , Виходячи з максимально очікуваного струму замикання на землю і часу відключення в цих ланцюгах;
  • або вибирають по таблиці 54.2 ГОСТ Р 50571.5.54-2013 для найбільшого перетину лінійного провідника, що входить до складу цих ланцюгів.

Часті типові питання від читачів

  1. На старому радянському водному насосі відрізана електрична вилка. Всі дроти однакового кольору. Як визначити, де захисний провідник?

    В принципі, нічого складного тут немає, для визначення захисного провідника вам знадобитися сам насос і мультиметр (тестер), якщо немає ні мультиметра, ні тестера, але є мегаомметр, то можна скористатися і ним.

    Для перевірки виконайте таку послідовність дій:

    – Зачистіть кінця трьох жив, які виходять з насоса таким чином, щоб ви могли чітко стосуватися до них щупом по черзі, виключаючи контакт щупа з сусідніми жилами.

    – Потім встановіть тестер в режим прозвонки ланцюга, щупи підключіть до відповідних висновків мультиметра.

    – Зафіксуйте один щуп на корпусі насоса. Важливо, щоб місце установки давало хороший контакт, тому при наявності фарби, товстого шару бруду та інших перешкод на шляху протікання електричного струму в корпус, їх потрібно зачистити або підібрати інше місце.

    – Другим щупом, як показано на малюнку нижче, по черзі торкайтеся кожної з жил кабелю живлення насоса.
    https://www.asutpp.ru/wp-content/uploads/2020/09/otyskanie-zemli-u-nasosa.jpg

    – Та жила, яка покаже ланцюг з корпусом і є захисний провідник. Відповідно дві інші – фазний провідник і нейтральний провідник.

    Такий метод актуальний для перевірки справного насоса, якщо у електричної машини ізоляція обмоток має пробою на корпус, то звониться з землею буде не тільки PE провідник.

Використана література

  1. ГОСТ 30331.1-2013
  2. Харечко Ю.В. Короткий термінологічний словник щодо низької електроустановок. Частина 1 // Додаток до журналу «Бібліотека інженера з охорони праці». – 2011. – № 3. – 160 c.
  3. ГОСТ Р 50571.5.54-2013
  4. В силу того, що ГОСТ Р 50571.5.54-2013 містить безліч серйозних помилок, стаття була приведена у відповідність з роботою Ю.В. Харечко журналі «Енергоефективність, енергобезпека, енергонагляд», 2015 року, № 2 – “Аналіз помилок нового ГОСТ Р 50571.5.54-2013, що поширюється на заземлюючих пристроїв та захисні провідники”.
  5. ГОСТ 33542-2015