Система заземления TN-C-S: устройство и применение¶

Система заземления TN-C-S — это комбинированная система заземления электрических сетей напряжением до 1 кВ, в которой функции нулевого рабочего (N) и нулевого защитного (PE) проводников совмещены в одном проводнике (PEN) на участке от источника питания до точки разделения, после которой они разводятся раздельно. Система относится к семейству систем с глухозаземлённой нейтралью (TN) и является промежуточным вариантом между системами TN-C и TN-S, сочетая экономичность первой с повышенной электробезопасностью второй.

¶Обозначение и структура

Расшифровка аббревиатуры TN-C-S выполняется по международному стандарту IEC 60364:

• T (terre) — глухое заземление нейтрали источника;
• N (neutre) — открытые проводящие части электроустановки присоединены к нейтрали источника;
• C (combine) — функции рабочего и защитного проводников совмещены;
• S (separe) — функции рабочего и защитного проводников разделены.

В сети TN-C-S от трансформаторной подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания прокладывается четырёхпроводная линия (три фазных проводника и совмещённый PEN-проводник). В точке разделения, которая, как правило, располагается на вводе в здание, PEN-проводник расщепляется на два самостоятельных проводника: нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE). Далее внутри здания разводка выполняется пятипроводной (для трёхфазных сетей) или трёхпроводной (для однофазных) линией.

¶Точка разделения PEN-проводника

Ключевым элементом системы TN-C-S является точка разделения PEN-проводника. Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), разделение должно выполняться в вводном устройстве здания. К точке разделения предъявляются следующие требования:

• повторное заземление PEN-проводника на вводе является обязательным;
• разделение PEN-проводника на PE и N не допускается выполнять в коммутационных аппаратах (автоматических выключателях, рубильниках), так как разрыв защитного проводника недопустим;
• после точки разделения проводники N и PE не должны соединяться между собой на последующих участках сети;
• сечение PEN-проводника должно быть не менее 10 мм² по меди и 16 мм² по алюминию.

¶Устройство и принцип работы

Система TN-C-S предполагает следующую схему:

1. Нейтраль трансформатора на подстанции глухо заземляется.
2. От подстанции до ВРУ здания прокладывается совмещённый PEN-проводник, который одновременно выполняет функции рабочего нуля и защитного заземления.
3. На вводе в здание PEN-проводник подключается к главной заземляющей шине (ГЗШ) и повторно заземляется.
4. От ГЗШ отходят раздельные проводники: N — для питания однофазных нагрузок, PE — для заземления корпусов электрооборудования.

При таком исполнении в нормальном режиме по PEN-проводнику протекает рабочий ток, а при аварийном режиме (замыкании фазы на корпус) по нему же протекает ток короткого замыкания, что обеспечивает срабатывание защитных аппаратов.

¶Применение

Система TN-C-S получила широкое распространение в России и странах СНГ при электроснабжении жилых, общественных и административных зданий, а также промышленных объектов. Она применяется при:

• реконструкции зданий со старой системой TN-C, когда требуется повысить уровень электробезопасности без полной замены питающих линий;
• новом строительстве, когда подводящая линия выполняется четырёхпроводной по экономическим соображениям;
• электроснабжении частных домов и коттеджей от воздушных линий электропередачи.

Система TN-C-S является обязательной для зданий с металлическими корпусами электрооборудования, требующими защитного заземления.

¶Преимущества и недостатки

Преимущества:

• экономия цветных металлов и стоимости кабельной продукции за счёт сокращения сечения и количества жил на магистральном участке;
• возможность модернизации существующих сетей TN-C без полной замены кабельных линий;
• обеспечение защитного отключения при однофазных замыканиях на корпус;
• относительно невысокая стоимость монтажа по сравнению с системой TN-S.

Недостатки:

• риск обрыва PEN-проводника на магистральном участке, что приводит к перекосу фазных напряжений и выносу потенциала на корпуса приборов;
• необходимость регулярного контроля состояния PEN-проводника и качества его соединений;
• ограничение по применению в сетях с большим количеством нелинейных нагрузок, создающих высшие гармоники в нулевом проводнике.

¶Требования безопасности

Эксплуатация системы TN-C-S регламентируется ПУЭ (глава 1.7) и ГОСТ Р 50571. Основные требования:

• обязательное повторное заземление PEN-проводника на вводе в здание;
• запрет установки устройств защитного отключения (УЗО) в цепь PEN-проводника до точки разделения;
• применение УЗО на отходящих линиях после разделения проводников;
• выполнение системы уравнивания потенциалов в здании.

Соблюдение этих требований обеспечивает надёжную защиту людей от поражения электрическим током и предотвращает пожары, вызванные токами утечки.