Модернизация электрических сетей как реальная перспектива возрождения энергетики России

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 — электрическая 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.

Таким образом, для правильного безопасного подключения электрооборудования в доме с возможностью использования современных защитных устройств (УЗО), требуется модернизация (реконструкция) электрической сети в жилом доме.

7.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 работ

Выбор 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).

8.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 (4х10 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.

9.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 предустановлены 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:

1.  Можно правильно и безопасно подключить все современные электробытовые приборы в доме; 
2.  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.

3.  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.).