§543.4 — PEN-проводник: минимальное сечение и запрет коммутации

Руководство об обрыве PEN-проводника в TN-C-S рассматривает, что происходит при обрыве объединённого PEN-проводника. Руководство о расчёте сечения защитного проводника рассматривает, как рассчитывается сечение отдельного PE. Данная статья рассматривает другой вопрос: какие требования §543.4 предъявляет непосредственно к самому PEN-проводнику, независимо от двух предыдущих тем?

Два требования §543.4

IEC 60364-5-54 §543.4 устанавливает два отдельных, дополнительных требования к PEN-проводнику в стационарной электроустановке:

Минимальное сечение: PEN-проводник должен быть не менее 10 мм² (медь) или 16 мм² (алюминий).
Запрет коммутации: нигде в PEN-проводнике не допускается установка коммутационного или разъединяющего аппарата.

Почему минимальное сечение не зависит от других расчётов

Нижний предел 10 мм²/16 мм² не является результатом адиабатической формулы (§543.1.2) или упрощённого табличного метода (§543.1.1, правило S/2) из руководства о расчёте сечения защитного проводника — эти расчёты при заданном сечении фазного проводника и токе замыкания могут дать меньшее значение. Однако требование 10 мм²/16 мм² действует в полном объёме наряду с этим расчётом: какой бы из двух методов ни допускал меньшее сечение, PEN-проводник в любом случае должен соответствовать механическому минимуму. Причина здесь механическая, а не тепловая: PEN-проводник одновременно выполняет функцию нейтрального проводника (несущего рабочий ток) и защитного проводника, и поэтому должен быть физически достаточно прочным, чтобы выдержать повреждение соединения (ослабление зажима, коррозию, механическое повреждение) — именно тот механизм отказа, который в руководстве об обрыве PEN-проводника приводит к появлению опасного напряжения на заземлённых частях.

Почему существует запрет коммутации

Выключатель или предохранитель в обычном нейтральном проводнике (в системе TN-S, после разделения PE и N) при размыкании прерывает только нейтральную функцию — отдельный PE-проводник остаётся целым и удерживает заземлённые части на потенциале земли. Коммутационный или разъединяющий аппарат в PEN-проводнике, однако, прервал бы одновременно и нейтральную, и защитную функцию: каждая заземлённая металлическая часть за этим аппаратом теряет соединение с землёй одним действием — с точно таким же опасным последствием, как при обрыве PEN (см. руководство об обрыве PEN-проводника), только здесь это последствие вызывается преднамеренным действием коммутации, а не случайным повреждением. Запрет коммутации распространяется на весь PEN-проводник целиком — в том числе на, например, главный выключатель, случайно установленный в PEN-участке до точки разделения, а не исключительно в фазных проводниках.

Практическая значимость

При оценке существующей установки TN-C или TN-C-S (особенно участка TN-C до точки разделения на отдельные N и PE) следует проверить, что (1) PEN-проводник имеет сечение не менее 10 мм² Cu/16 мм² Al — проводник меньшего сечения является недостатком независимо от того, что допустил бы расчёт S/2 или адиабатический расчёт для обычного PE — и (2) нигде в тракте PEN нет выключателя, предохранителя или автомата, способного одновременно прервать функцию N и PE.

Частые ошибки

Применение правила S/2 или адиабатической формулы к PEN-проводнику, как если бы у него был тот же минимум, что и у отдельного PE — требование 10 мм²/16 мм² действует независимо от этого и может оказаться строже.
Установка главного выключателя или главного предохранителя в PEN-участке до точки разделения на отдельные N и PE, из-за чего при размыкании пропадают одновременно нейтральная и защитная функции.
Предположение, что запрет коммутации касается только защитного проводника — он касается всего PEN-проводника целиком, именно потому что тот совмещает обе функции.
Смешение механического минимума с требованием по току замыкания/нагреву — предел 10 мм²/16 мм² существует для обеспечения механической прочности, а не для выдерживания расчётного тока замыкания.

§543.4 — PEN-проводник: минимальное сечение и запрет коммутации