(детализация схем рассчитана на компьютерный экран)
Сидят два электрика на столбе. Мимо проходит старушка. Один кричит:
- Бабуль, подай провод!
- Держи, милок!..
- Ну вот, говорил я тебе, что это фаза, а ты — "ноль, ноль"!
<Уже не анекдот>
ПРЕДУВЕДОМЛЕНИЕ
Эта проблема не касается жильцов многоквартирных домов и современных коттеджных поселков.
Касается она в первую очередь тех, кто обзавелся домиком в скромном СНТ, стародачном кооперативе или деревне. Там, где линии электропередач старые, длинные, незаземлённые, их провода слишком тонкие, а нагрузки на электросеть превышают её возможности.
На нормативном уровне решения этой проблемы пока не существует и, даже более того, в значительной части порождена она несогласованностью и непродуманностью нормативных документов последних лет.
Дальнейшее освещение темы предполагает, что собеседники, решившие продолжить чтение статьи, имеют представления о двух системах защитного заземления, доступных российским домохозяйствующим субъектам, и что, как минимум, одна из них — TT — у них уже есть, или обдумывается.
1. ПРОБЛЕМА
ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) предписывают нам устраивать электроустановки по международному электротехническому стандарту, в соответствии с которым нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены на вводе в здание в т.н. "точке PEN", а защитный проводник заземлен у здания (система "TN-C-S", см. схему в конце статьи). СИНИЙ провод соединяется с ЖЕЛТО-ЗЕЛЁНЫМ, как это принято во всём мире и как до недавнего времени это было у нас.
Но ГОСТ 31946-2012 в 2014 году «дал вольную» кабельным заводам на раскраску фазных проводов для воздушных линий и запретил окрашивать нулевой: "Изолированная нулевая несущая жила не должна иметь отличительного обозначения" (sic!). Российские заводы не преминули воспользоваться этой возможностью и, видимо, для того, чтобы обескуражить пользователя, а может, с целью рачительного использования закупленных ранее красителей, стали окрашивать один из фазных проводов в СИНИЙ цвет! И если в стародавних страшных преданиях про "ноль", перепутанный с фазой, фигурировали исключительно пьяные электрики, то сегодня к ним присоединяется большой отряд трезвых, но не всегда ответственных мастеров, ориентирующихся по цветам, без проверки. Незнающим сообщу, а забывшим напомню, что на фазном проводе всегда есть напряжение, а на нулевой магистрали оно стремится к нулю, и при прямом прикосновении условно безопасно.
Для окончательного осложнения ситуации и прежняя расцветка "Желтый-Зеленый-Красный-Синий" отменена не была. В магазинах имеются оба варианта, на выбор! Электрик "Россетей" (МОЭСКа), присоединявший мой дом к ЛЭП в 2016 году, был настолько запутан, что к проводам старой расцветки применил правила новых: на "фазу" — синий, а на "ноль" — куда деваться?! — жёлтый.
Насколько эти неупорядоченные нововведения прямо и косвенно снизили электробезопасность поселковых сетей и сколько народу из-за них побило током, нам, домохозяйствующим субъектам, не известно — сетевые компании подобную статистику не публикуют. Но совершенно очевидно, что итогом всей этой неразберихи, помноженной на плохое состояние поселковых сетей и недостаточную квалификацию большинства электриков, стало повальное саботирование внедрения в частном секторе передовой системы TN-C-S.
Теперь электрики от греха подальше, часто даже без обсуждения с заказчиком, втихую обустраивают частные дома новыми сетями по системе TT, как это принято для строительных вагончиков — без подключения защитного проводника к нулевому. Ну его! Опасения эти, хоть и уходят корнями в далекое прошлое, но с нововведёнными стандартами значительно усилились.
2. НОРМАТИВЫ И ЖИЗНЬ
При том, что система заземления TN-C-S по совокупности свойств, обеспечивающих безопасность и качество электроснабжения, является наилучшей из возможных для жилого сектора в РФ, при перепутывании «фазы» с «нулём» на стороне незаземлённой ЛЭП — в этом единственном аварийном случае — она обращается в свою грозную противоположность. При очередном безалаберном ремонте поселковой ЛЭП защитный проводник PE, отходящий во вводном щите от нейтрального N, окажется отведённым от фазного L и вынесет убойный потенциал через правильно обустроенную систему заземления на чайник в вашем доме (см схему в конце статьи).
Для домашних щитов нормативно принятой защитной автоматики от подобных аварий не существует. Более того, и ПУЭ в п.1.7.145 запрещают использовать «коммутационные аппараты» в цепи PE-проводников, и первоисточник разных отраслевых нормативов ГОСТ Р 50571.5.54 запрещает использовать в этой системе какие-либо средства оперативного отключения ставшей внезапно опасной линии: «543.3.3. В цепях защитных проводников не следует устанавливать отключающие устройства, однако в них могут быть соединения, предназначенные для проведения испытаний и разбираемые с помощью инструментов» (в нормативах выражение «не следует» имеет смысл строгого предписания).
А какими средствами обеспечивается защита от выноса потенциала под руки домашних пользователей в странах, исторически являющихся для нас примером правильного устройства электросетей? Как ни удивительно, на стороне пользователей — никак. Видимо, безопасность поставляемой электроэнергии сетевыми компаниями там обеспечивается настолько неукоснительно, что контроля и защиты на стороне потребителя не требуется. Иначе, как объяснить тот факт, что когда в 90-е годы российский электротехнический рынок начал наполняться продукцией западных производителей, среди защитных устройств не было тех, что внутри жилища защищают от аварий, происходящих за пределами домашних электроустановок. Первые примитивные модульные устройства защиты от перенапряжения начали разрабатываться в России в качестве дополнения к новомодным тогда европейским УЗО. Например, ДПН-260 — устройство фирмы "Блеск-НВФ", инициирующее срабатывание головного УЗО в случае превышения напряжения. Позднее запросам российских потребителей стали отвечать китайские производители. Когда ещё необтесавшимся на российском рынке представителям западных производителей задавался вопрос о наличии в их ассортименте подобных устройств, они, прежде чем ответить отказом, удивленно вскидывали глаза на вопрошавшего: мол, это ещё зачем?
Итак. Значит, в соответствии с действующими российскими нормативами, умри, но непростую и неспешную отключаемость «защитного» проводника, будь он хоть под фазным напряжением, обеспечь!
Понятно, что в сложившихся нестандартных условиях слепое подчинение стандартам, ориентированным на западную неукоснительность, опасно для жизни в России. Да и если принять, что ваша электроустановка по проекту, который вы не обязаны ни с кем согласовывать как застройщик ИЖС, заземлена и обустроена по всем требованиям системы «TT», то формально в ней защитный проводник между электродами заземления и ГЗШ никакими коммутационными аппаратами и не прерывается. Просто временно, на период планово-предупредительных работ (ППР) и для проведения контрольных замеров тока в нейтрали вы под защитой УЗО подключаете к ней перемычку PEN.
3. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Вашему вниманию предлагается лично рассчитанная и проверенная в действии релейная защита, работающая по заимствованному у фирмы "Блеск-НВФ" принципу взаимодействия двух устройств:
1. В качестве механизма, контролирующего ток в защитном проводнике, — реле контроля тока «Меандр» РТ-40У. По сути механизма действия — это то же электромеханическое УЗО, но с регулируемыми током утечки и временем срабатывания. Оно имеет уникальное сочетание строго требуемых основных свойств:
- Снимает показания, не разрывая проводника
- Не требует питания
- Работает в требуемом диапазоне
- Имеет необходимые время-токовые регулировки
Возможно, существуют и другие аналогичные по свойствам реле, но пока мной они не обнаружены.
2. В качестве исполнительного механизма — двух- или четырехполюсное УЗО (УДТ) с дополнительным контактным модулем. УЗО должно иметь сдвоенную клемму нейтрали для исполнения требования ПУЭ о необходимости раздельных зажимов для защитногого и рабочего проводников.
4. РАСЧЁТЫ И ИСПЫТАНИЯ
С сентября 2024 года ток в защитном проводнике при нормальном режиме не поднимался выше 2А. Однажды, при восстановлении электропитания в поселке после отключения, УЗО сработало. Надо полагать, под воздействием реле. Вероятно, произошло какое-то кратковременное повышение напряжения на нейтрали. И еще один раз — без выявленных причин.
Эти значения согласуются с расчётами для условий большого перекоса в программе "Tina-Ti". Данные для расчетов здесь.
Рис. "Токи и напряжения в заземлённой электроустановке "абонента" при большой неравномерности распределения нагрузок в незаземлённой поселковой сети":
Как бы там ни было, аварийные показатели возрастают до десятков Ампер и Вольт, т.е. разница между нормой и аварией ожидается ощутимая.
Рис. "Несимметрия токов и напряжений в поселковой сети при перепутывания фазы и нуля на ЛЭП"):
Голубой огонек реле изменяющейся яркостью индицирует ток "смещения нуля" свыше 1A. Слева расположенный амперметр показывает точное значение.
Измерения зимнего периода (середина февраля), когда ожидалось повышение сопротивления грунта, не показали существенных изменений. Чтобы токи в защитном проводнике вышли из пределов чувствительности реле, сопротивление грунта должно повыситься от 1,6 Ом до 60 Ом. В моём случае, для зарытых под домом в суглинок на глубину около двух метров трех электродов это кажется маловероятным.
Изначально обустроенная по правилам ПУЭ система заземления "TT", до уровня которой электроустановка упрощается без перекоммутации при срабатывании защиты, нормативную целостность защитного проводника сохраняет. Фактически отключается только перемычка "PEN". Если вам через некоторое время покажется, что защита срабатывает слишком часто, или слишком высоко приходится поднимать порог несрабатывания реле, вы можете считать испытания в ходе ППР оконченными, и легко вернуть вашу систему заземления в состояние TT, удалив эту перемычку, и пожаловаться в сетевую компания на низкое качество оказываемых услуг, не обеспечивающих необходимые условия для обустройства сиcтемы заземления TN-C-S.
На полной схеме, изображенной ниже, обозначены сопротивления участков моей электросети. Они получены из справочников, вычислений и замеров петли «Фаза-Ноль» и «Фаза-Земля». Эти данные полезны для моделирования различных аварийных ситуаций в программе «Tina-TI». Её ограниченная, но достаточная для подобных расчетов версия доступна для свободного скачивания. Есть также и "он-лайн" версия. Поэтому, если у кого-то появятся возражения против системы TN-С-S, основанные на опасениях "огромных токов от соседей", то прошу прежде воспользоваться этой, или к-н. другой программой для расчета токов и напряжений в трехфазной сети, а свои публикации обязательно сопровождать изображением схем. Словесные описания схем не принимаются.
5. ПОЛНАЯ СХЕМА ЗАЩИТЫ
Почти полная, т.к. на ней за ненадобностью к данному разговору отсутствует такое полезное устройство, как УЗДП.
P.S. В конце концов, если уж вы хотите следовать букве закона до последнего,.. то можете к реле РТ-40У подключить пожарный извещатель вроде ИП-212-43М.
Буду рад выявленным вами ошибкам, неточностям и опечаткам.