УЗО в системе tn-c не работает, а без заземления работает. В чем секрет

УЗО в TN-C и без заземления — это разные ситуации

Система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

система TN-С — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении.

Прежде чем перейти к рассмотрению схемы из ПУЭ 7, выделим важные моменты:

1. Все системы TN, в том числе TN-C, должны иметь защитное зануление посредством нулевых защитных проводников PE.
2. Упоминающийся в определении TN-C PEN проводник на всем протяжении не нужно воспринимать буквально. При подключении к электроустановке он все равно функционально разделится на PE и N. И это наглядно показано на схеме:

Как видно электроустановка подключена при помощи L проводников, N и PE проводника или (в некоторых случаях) — при помощи L проводников и PE проводника.

Для справки расшифруем условные обозначения проводников:

Для чего, я на этом акцентирую внимание? Дело в том, что многие просто не понимают систему TN-C. Они читают определение, и на основании того, что нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении, приравнивают двухпроводку в старом жилом фонде к TN-C. Но это не верно. Как и упоминалось ранее любая система TN в обязательном порядке должна иметь защитное зануление — простыми словами проводник PE. В TN-C, что является особенностью экономической целесообразности, PE проводник появляется при разделении PEN непосредственно при подключении электроустановки. Далее идет все тот же PEN и следующая электроустановка подключается к нему с разделением на N и PE. Также в ГОСТ 30331.1-2013 указано, что электроустановки жилых и общественных зданий, торговых предприятий, медицинских учреждений запрещено выполнять с типом заземления системы TN-C.

Поэтому нужно раз и навсегда уяснить — в жилых домах (квартирах) никогда не было, и нет системы TN-C. А то, что мы привыкли называть двухпроводкой в ПУЭ именуется 3 по 220. Также двухпроводку можно назвать системой без заземления, но никак не системой TN-C.

Отделив систему TN-C от системы без заземления, в первую очередь рассмотрим, почему УЗО в TN-C не работает, а далее — почему в системе без заземления УЗО хоть и не особо эффективно, но работает.

Почему УЗО не работает в системе TN-C

О том, почему УЗО нецелесообразно и запрещено использовать в системе TN-C, вы можете прочитать во многих книгах. Ознакомимся с материалом из книги «Защитное заземление и зануление электроустановок», Маньков В.Д., Заграничный С.Ф. и затем разберем все простыми словами.

Заземление электроустановок в однофазной электрической сети системы ТN-С:

На вышеприведенной схеме перечеркнутое УЗО-Д указывает нецелесообразность его использования в сетях системы ТN-С. Это обусловлено тем, что основные токи, вызванные коротким замыканием, пройдут минуя его, а ток через защитное зануление (Iзн) препятствует образованию разности токов и срабатыванию УЗО.

Применение УЗО-Д в таких сетях не допустимо по двум причинам:

1. Ток короткого замыкания, который протекает от открытых проводящих частей (корпусов) поврежденной электроустановки через человека, через Ro и Rпз в РЕN-проводник, не воздействует на устройство защитного отключения как дифференциальный (разностный) ток. Для УЗО-Д ток (Iкз) будет неразличим и только незначительная его часть будет возвращаться к источнику электропитания (ТV) через УЗО-Д. Ток Iкз может протекать к ТV и через другое электрооборудование, корпуса которого (открытые проводящие части или сторонние проводящие части) имеют случайное или преднамеренное соединение с РЕN-проводником. В этом случае УЗО-Д как защита от поражения электрическим током не работает.
2. Если корпуса электрооборудования заземлены (занулены) посредством РЕN-проводника и корпуса имеют контакт с землей, часть тока нагрузки может возвращаться к источнику питания через землю при нормальных условиях эксплуатации. Эта часть тока будет восприниматься защитно-отключающим устройством как дифференциальный (разностный) ток и устройство будет срабатывать, если эта часть тока, проходящая через землю, будет больше тока уставки защитно-отключающего устройства.

Видео по теме

УЗО в TN-C — моделирование ситуаций

Для начала отрисуем аналогичную схему заземления электроустановок в однофазной электрической сети системы TN-C с использованием программы Electronics Workbench:

Как видно, схема дополнилась значениями сопротивлений заземлителя нейтрали и повторного заземления PEN проводника. Суммарно они дадут порядка 4 Ом, что соответствует норме. В схему добавлены два резистора по 0,5 Ом — это условное сопротивление проводов. Идущие следом два амперметра будут имитировать УЗО. Нагрузки в виде станков или иного оборудования показаны двумя резисторами по 15 Ом каждый. Человек, прикасающийся к электроустановке — это резистор 5000 Ом. Пока еще короткого замыкания в электроустановке нет. Но стоит обратить внимание, что человек через корпус электроустановки контактирует непосредственно с PEN проводником. Последний в свою очередь практически всегда имеет потенциал, отличный от нуля. В данном случае с учетом нагрузки, сопротивления проводов и повторных заземлителей потенциал PEN провода на участке с оборудованием порядка 12 Вольт. А через человека, дотронувшегося до корпуса, в штатном режиме проходит неприятный ток 2,6 мили ампер. Но это все условно — сопротивление проводов может быть меньше, а повторных заземлителей больше. Но в любом случае на корпусе будет потенциал. Также нужно отметить, что на схеме из книги оборудование имеет еще и дополнительное защитное заземление. Но мы его пока не отрисовываем, так как для первой причины нецелесообразности применения УЗО в TN-C оно не нужно.

Переходим непосредственно к первой причине. В книге говорится, что ток короткого замыкания, который протекает от открытых проводящих частей поврежденной электроустановки через человека, заземлители нейтрали и PEN проводника не воздействует на УЗО как дифференциальный. С данной частью все понятно. Но далее пишется, что ток короткого замыкания будет неразличим, и только незначительная его часть будет возвращаться к источнику питания через УЗО. Попробуем объяснить простыми словами с использованием следующей схемы:

При коротком замыкании в цепи появится большой ток 219 ампер, на который мгновенно среагирует автоматический выключатель или предохранитель F. Вероятно, это и имелось ввиду в части о неразличимом токе короткого замыкания. При этом не факт, что отработает УЗО, если в этот момент к корпусу будет прикасаться человек. Через него пройдет 22 мили ампер, что явно не дотягивает до уставки УЗО. Поэтому в данном случае УЗО бесполезно. И даже если представить, что ток замыкания на корпус по каким-то причинам оказался не таким большим для моментального срабатывания автомата или предохранителя, то и ток утечки через человека будет недостаточным для отработки УЗО.

Далее в книге написано, что ток короткого замыкания может протекать к источнику питания и через другое электрооборудование, корпус которого соединен с PEN проводником. Простыми словами опасный потенциал будет не только на корпусе поврежденной электроустановки, но и на всех остальных зануленных электроустановках.

Вторая причина, по которой применение УЗО в системе TN-C не разрешается — это ложные срабатывания:

Если электроустановки занулены и дополнительно заземлены, то часть тока нагрузки при нормальных условиях эксплуатации будет возвращаться к источнику питания. Эта часть тока будет восприниматься УЗО как дифференциальный. На схеме с учетом двух заземлителей с сопротивлением 10 Ом каждый образовался разностный ток 1,4 ампер.

Без сомнения применение УЗО в системе TN-C не имеет никакого смысла. Теперь можно рассмотреть систему без заземления. Для этого достаточно из нашей схемы убрать зануление и дополнительное заземление:

Смоделировав аналогичную ситуацию с замыканием на корпус, в цепи не образуется большой ток. Опасный потенциал будет постоянно на корпусе электроустановки. И как только человек прикоснется к ней, он фактически превратится в заземлитель и вытянет на себя разностный ток. В данном случае через человека может пройти ток силой 41 мили ампер. При использовании УЗО с уставкой 30 мили ампер, оно обесточит электроустановку и снизит опасное воздействие электрического тока на человека. Конечно это не самый безопасный способ, но он по крайней мере дает шанс. А если не использовать УЗО вовсе — то шансы сводятся к нулю.