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

узо в системе tn-c не работает, а без заземления работает

Многие, услышав, что УЗО в системе TN-C не работает, недоумевают и часто начинают доказывать обратное. Доводы у критиков, как правило, базируются на неверных трактовках определений, широко растиражированных в сети интернет. Поэтому для начала определимся с определением системы TN-C. Затем подробно обоснуем, почему УЗО не работает в TN-C, но работает без заземления.

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:

УЗО в TN-C и без заземления

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:

УЗО в TN-C и без заземления

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:

электрические сети системы TN-C
Rпз Повторное заземление совмещенного нулевого рабочего и нулевого защитного РЕN-проводника
Сопротивление защитного заземления
Io, Iпз, Iз, Iч Токи, протекающие соответственно через Ro, Rпз, Rз, Rч
Iкз Ток короткого замыкания
Iзн Ток через защитное зануление
TV Источник электропитания

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:

УЗО в TN-C - моделирование ситуаций

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:

УЗО в TN-C - моделирование ситуаций

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:

УЗО в TN-C - моделирование ситуаций

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:

УЗО в TN-C - моделирование ситуаций

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.

Подведем итог. В квартирах и частных домах нет системы TN-C, и здесь при отсутствии заземления обязательно лучше иметь УЗО. В TN-C же УЗО не работает.