Защитное многократное заземление (PME) – TN-C-S – (MEN) и PNB
Что такое Защитное Многоточечное Заземление (PME)?
Защитное Многоточечное Заземление (PME) — это метод безопасного заземления, при котором проводник заземления (земляной провод) на территории потребителя подключен как к местной системе заземления, так и к нейтральному проводнику источника питания. Также известная как TN-C-S или Многоточечное Заземление Нейтрали (MEN), эта система обеспечивает, что в случае обрыва нейтрального провода токи короткого замыкания могут безопасно вернуться к источнику через заземление, минимизируя риск поражения электрическим током и других опасностей.
В системе PME (иллюстрировано ниже) нейтральный проводник выполняет двойную роль: он предоставляет защитное заземление и действует как нейтральный проводник. Кроме того, нейтральный проводник заземлен в нескольких точках на стороне источника питания. Следующий раздел статьи обсуждает последствия обрыва PEN-проводника (обрыв нейтрального провода источника), включая защитные меры и потенциальные риски, связанные с PME.
Что такое TN-C-S PME?
TN-C-S PME (Protective Multiple Earthing) — это конкретная конфигурация системы распределения электроэнергии, где внешний источник питания напрямую заземлен в нескольких точках ("T" = Terre, французское слово для "земля" или "заземление"). На стороне установки потребителя металлические части оборудования подключены через защитные кабели (CPC) как к нейтральному проводнику (N), так и к системе заземления.
Обозначение "C-S" указывает, что нейтральный (N) и защитный заземляющий (PE) проводники объединены (C) в сети источника питания и разделяются (S) в установке потребителя.
Основные компоненты TN-C-S PME
T: Terre ("земля/заземление") — система имеет прямое, независимое заземление, отдельное от проводников питания.
N: Нейтраль — проводник для возврата тока в электрической цепи.
C: Объединенный — в сети питания (например, от трансформатора до главного щита потребителя) нейтральный (N) и защитный заземляющий (PE) проводники объединены в один проводник, называемый PEN (Protective Earth Neutral) проводником.
S: Разделенный — на главном щите или точке распределения потребителя, PEN-проводник разделяется на два независимых проводника:
Нейтраль (N): Переносит возвратный ток.
Защитное заземление (PE): Подключается к корпусам оборудования и обеспечивает безопасность при неисправностях.
Как работает TN-C-S PME
На стороне источника питания:
Нейтральный и защитный заземляющий проводники объединены как PEN-проводник, заземленный на источнике (например, трансформаторе) и возможно на промежуточных точках (многоточечное заземление).
На стороне потребителя:
На главном щите потребителя, PEN-проводник разделяется на отдельный нейтральный (N) и защитный заземляющий (PE) проводники.
PE-проводник подключается ко всем открытым металлическим частям оборудования (например, металлическим корпусам) для безопасного отвода токов короткого замыкания к земле.
Нейтральный (N) остается изолированным от земли внутри установки потребителя (кроме одной точки соединения на главном щите для поддержания стабильности потенциала).
Преимущества безопасности
Защита от неисправностей: В случае фазового замыкания на металл, ток течет через PE-проводник к земле, быстро срабатывая автоматический выключатель или предохранитель.
Безопасность при обрыве нейтрали: Если нейтральный проводник обрывается на стороне источника, соединение PEN/PE обеспечивает, что открытые металлические части остаются на потенциале земли, снижая риск поражения электрическим током.
Гибкость: Комбинирует простоту объединенной системы нейтраль-земля (TN-C) в сети питания с безопасностью разделенной системы (TN-S) в установке потребителя, делая ее подходящей как для городских сетей, так и для установок в зданиях.
Эта конфигурация балансирует экономичность в сети питания с улучшенной безопасностью в условиях конечного пользователя, широко используется в жилых, коммерческих и промышленных объектах.
Что такое PNB?
PNB, сокращение от Protective Neutral Bonding, — это метод заземления, похожий на систему PME (Protective Multiple Earthing), но с ключевым отличием: соединение Нейтраль-Земля (TN) устанавливается на стороне потребителя (например, на главном щите) вместо источника питания или трансформатора распределения.
В системе TN-C-S, PNB (Protective Neutral Bonding) относится к конфигурации, где проводники PEN (Protective Earth Neutral) или CNE (Combined Neutral Earth) индивидуальных потребителей подключены к источнику питания (например, трансформатору) только в одной точке. Эта единственная точка соединения обеспечивает, что функции нейтрали и защитного заземления объединены на стороне источника (от трансформатора до главного щита потребителя) и разделены внутри установки потребителя (структура TN-C-S).
Ключевые аспекты PNB
Требование к расстоянию до земли: Рекомендуемое расстояние между заземляющим электродом и главным щитом потребителя (где происходит соединение нейтраль-земля) составляет менее 40 метров (≈130 футов). Для минимизации рисков напряжения в случае обрыва нейтрали это расстояние должно быть максимально коротким, предпочтительно рядом с шиной заземления главного щита.
Механизм безопасности: Соединение нейтрали с землей на стороне потребителя помогает стабилизировать потенциал нейтрали и обеспечивает резервный путь для токов короткого замыкания в случае отказа нейтрального проводника на стороне источника. Это снижает риск, что открытые металлические части станут живыми и вызовут поражение электрическим током.
Разница между PNB и PME
Хотя и PNB, и PME включают соединение нейтраль-земля, PME обычно включает несколько точек заземления на стороне источника (например, на трансформаторе и вдоль сети распределения), тогда как PNB сосредоточен на одном соединении на стороне потребителя в рамках структуры TN-C-S.
PNB предназначен для балансировки безопасности и простоты в малых масштабах установок, обеспечивая соответствие электрическим кодам, минимизируя влияние отказов нейтрального проводника в условиях конечного пользователя.
Почему и где используется система заземления PME?
Согласно ESQCR (Electricity Safety, Quality and Continuity Regulations), потребители запрещены от установки проводников PEN в высоковольтных/низковольтных установках; эта ответственность лежит на независимом операторе распределительной сети (DNO). Это связано с тем, что системы PME включают сложные конфигурации заземления, требующие профессионального управления для обеспечения безопасности и соответствия.
Основные преимущества PME
Основное преимущество PME заключается в его способности минимизировать риски при обрыве нейтрального провода (обрыв PEN-проводника). Если нейтральный проводник обрывается, ток неисправности может вернуться к источнику питания через параллельный путь заземления (созданный многоточечным заземлением). Этот путь с низким сопротивлением активирует защитные устройства (например, предохранители, автоматические выключатели), так как высокий ток из-за низкого сопротивления плавит предохранитель или активирует выключатель. В результате открытые металлические части остаются на потенциале, близком к земле, исключая риск поражения электрическим током от обрыва нейтрали. Без PME обрыв нейтрали оставит без пути возврата, заряжая нейтральный проводник и создавая серьезную опасность поражения электрическим током.
Применение PME
Компании по снабжению электроэнергией и дистрибьюторы часто используют PME в сельской местности или на труднодоступных территориях (например, в горных районах), где:
Индивидуальное заземление с низким сопротивлением для каждого здания дорого или непрактично.
Получение подходящего сопротивления контура заземления от трансформатора до терминалов потребителя затруднено.
Однако использование PME требует письменного одобрения соответствующих органов из-за технических требований и потенциальных рисков.
Размеры проводников и соединений для PME/PNB
Для заземления PME размеры проводников должны соответствовать нормам BS 7671:2018+A2:2022:
Потенциальные риски заземления PME
Хотя PME повышает безопасность, он вносит специфические риски:
Повышенный потенциал нейтрали
Если нейтральный проводник обрывается (что часто происходит на воздушных линиях в сельской местности), все металлические части оборудования, подключенные к нейтрали, могут оказаться под напряжением. Например:
Невидимые неисправности
В отличие от явных неисправностей, обрыв нейтрали с PME может не вызвать немедленного действия защитных устройств. Система может оставаться под напряжением до тех пор, пока кто-то не коснется металлических частей, что приводит к неожиданным поражениям электрическим током.
Требования к смягчению:
Многоточечное заземление: нейтральный проводник должен быть заземлен в нескольких точках системы.
Низкое сопротивление заземления: сопротивление каждого заземляющего электрода не должно превышать 10 Ом.
Отдельные заземляющие стержни: рекомендованы для каждой установки, чтобы минимизировать общие токи неисправности.
Одобрение органов: формальное одобрение обязательно для обеспечения правильного проектирования и обслуживания.
Заключение
PME — это важный, но регулируемый метод заземления, идеально подходящий для областей с трудными условиями заземления. Его эффективность зависит от строгого соблюдения стандартов соединения, размеров и обслуживания, чтобы избежать рисков, таких как повышенный потенциал нейтрали. Всегда консультируйтесь с квалифицированными инженерами и получайте регуляторное одобрение при внедрении систем PME.
