Układ TN-C

Układ TN-C to układ sieci, w którym funkcję przewodu ochronnego (PE) i neutralnego (N) pełni na całej długości jeden przewód ochronno-neutralny PEN. Nie da się w nim zastosować wyłącznika różnicowoprądowego, dlatego w nowych instalacjach jest niedozwolony.

---

Jak zbudowany jest układ TN-C?

Litery TN mówią o sposobie uziemienia źródła i o tym, że obudowy odbiorników łączy się z uziemionym punktem sieci – rozwinięcie znajdziesz w haśle układ TN. Trzecia litera dotyczy czegoś innego. C pochodzi od francuskiego combiné, czyli połączony, i oznacza, że jeden przewód wykonuje w tej sieci dwa zadania naraz.

Ten przewód nosi nazwę PEN. Odprowadza prąd powrotny odbiorników, tak jak zwykły przewód neutralny, a równocześnie stanowi jedyną drogę dla prądu zwarciowego z metalowej obudowy urządzenia. Sieć trójfazowa jest wtedy czteroprzewodowa: trzy fazy i PEN. Obwód jednofazowy ma dwie żyły – fazę i PEN.

Same wymagania stawiane tej żyle, czyli minimalne przekroje i zakaz przerywania jej aparatami łączeniowymi, opisuje osobne hasło przewód PEN. Tutaj liczą się konsekwencje dla całej sieci.

Pierwsza z nich dotyczy prądu, który tym przewodem płynie. W sieci trójfazowej PEN przenosi sumę prądów powrotnych trzech faz:

I_PEN = I_L1 + I_L2 + I_L3

• I_PEN – prąd w przewodzie ochronno-neutralnym [A],
• I_L1, I_L2, I_L3 – prądy poszczególnych faz [A], dodawane wektorowo, z uwzględnieniem przesunięcia o 120 stopni.

Przy równym obciążeniu trzech faz ta suma jest bliska zeru i PEN pozostaje bez prądu. Rzeczywiste mieszkania i warsztaty obciążają fazy nierówno, więc prąd w przewodzie PEN płynie stale. Wywołuje on spadek napięcia na rezystancji tego przewodu, a wraz z nim potencjał względem ziemi na wszystkich obudowach do niego przyłączonych.

Dlaczego w układzie TN-C nie zamontujesz wyłącznika różnicowoprądowego?

Wyłącznik różnicowoprądowy (RCD, od angielskiego residual current device) porównuje prąd wpływający do obwodu z prądem wypływającym. Dopóki obie wartości są równe, aparat trwa w spoczynku. Gdy różnica przekroczy znamionowy prąd różnicowy zadziałania I_Δn, najczęściej 30 mA w obwodach gniazd, wyłącznik odcina zasilanie w ułamku sekundy.

Cała ta metoda opiera się na jednym założeniu: prąd upływowy musi wracać do źródła inną drogą niż przez przekładnik aparatu. W układzie TN-C takiej innej drogi nie ma. Prąd, który wypłynie z uszkodzonego urządzenia na jego obudowę, wraca przewodem PEN – tym samym, który przechodzi przez rdzeń wyłącznika i przenosi prąd roboczy. Bilans się zeruje, aparat nic nie wykrywa.

Norma PN-HD 60364-4-41 rozstrzyga to jednoznacznie: urządzeń różnicowoprądowych w układzie TN-C stosować nie wolno. Zamontowany tam wyłącznik nie tyle zawodzi, co daje złudzenie ochrony, której nie ma – i to jest powód zakazu. Sposób weryfikacji takiego aparatu tam, gdzie już go wolno zamontować, opisuje hasło pomiar wyłącznika RCD.

Zostaje więc jeden środek ochrony przy uszkodzeniu: samoczynne wyłączenie zasilania realizowane przez bezpiecznik lub wyłącznik nadprądowy. Zadziała ono tylko przy zwarciu o odpowiednio małej impedancji pętli, a na prąd upływu rzędu kilkudziesięciu miliamperów – ten, który zabija człowieka – pozostaje ślepe.

Co się dzieje, gdy przewód PEN zostanie przerwany?

To najgroźniejszy scenariusz tego układu. Po przerwaniu przewodu PEN obudowy urządzeń tracą połączenie z uziemionym punktem transformatora, a przez uzwojenia i grzałki pracujących odbiorników dostaje się na nie napięcie fazowe 230 V. Metalowa obudowa pralki albo kuchenki staje się wtedy elementem pod napięciem, choć niczym się z zewnątrz nie różni.

Rozmiar zagrożenia opisuje napięcie dotykowe, czyli napięcie, jakie pojawia się między dotykaną obudową a ziemią. W układzie z rozdzielonymi przewodami przerwana żyła ochronna oznacza brak ochrony. W układzie TN-C oznacza czynne źródło porażenia w każdym pomieszczeniu zasilanym z tego obwodu.

Awaria bywa też cicha. Prądy wyrównawcze płynące przez PEN szukają drogi równoległej i znajdują ją w ekranach kabli antenowych, w przewodach sieci komputerowej czy w instalacji domofonowej. Przepalone karty sieciowe i zakłócenia w systemach alarmowych to typowy objaw takiego stanu, zanim ktokolwiek dotknie obudowy.

Gdzie w Polsce nadal spotkasz układ TN-C?

Najwięcej takich sieci należy do operatorów. Linie rozdzielcze niskiego napięcia 230/400 V, przyłącza napowietrzne i złącza kablowe w ogromnej części kraju pracują jako TN-C i nic się w tej sprawie szybko nie zmieni. Dla dystrybutora czteroprzewodowa linia jest tańsza w budowie i prostsza w utrzymaniu, a odbiorca i tak rozdziela przewody u siebie.

Druga grupa to instalacje odbiorcze sprzed połowy lat 90. Bloki z wielkiej płyty, kamienice po prowizorycznych remontach i domy, w których od dekad nikt nie ruszał rozdzielnicy, wciąż mają gniazda bez bolca ochronnego i dwużyłowe obwody. Formalnie nazywano to wtedy zerowaniem i był to obowiązujący standard, a nie usterka.

Rozpoznanie układu sieci ze schematu i wskazanie, dlaczego nie wolno w nim zamontować wyłącznika różnicowoprądowego, to jedno z pytań, z którymi zetkniesz się na egzaminie SEP grupy 1. Komisja pyta zwykle o skutki przerwania przewodu PEN, więc odpowiedź o napięciu fazowym na częściach przewodzących dostępnych powinna być odruchowa.

Jak przejść z układu TN-C na nowocześniejszy?

Punktem wyjścia jest rozdzielenie funkcji, które przewód PEN dotąd łączył. Elektryk wyznacza miejsce, w którym z przewodu ochronno-neutralnego wychodzą dwie osobne żyły: przewód PE i przewód N. Od tego miejsca instalacja działa już jako układ TN-C-S, w którym dopuszcza się ochronę różnicowoprądową. Warunki wykonania samego rozdziału i zasady uziemienia opisuje tamto hasło.

Układ	Przewód ochronny i neutralny	Wyłącznik różnicowoprądowy	Gdzie występuje
TN-C	jeden wspólny PEN na całej długości	niedopuszczalny	sieci rozdzielcze operatorów, instalacje sprzed połowy lat 90.
TN-C-S	PEN do punktu rozdziału, dalej PE i N	dopuszczalny za punktem rozdziału	większość polskich domów i mieszkań
TN-S	PE i N rozdzielone już przy źródle	dopuszczalny w całej instalacji	nowe budynki, obiekty z własną stacją transformatorową

Przebudowa rzadko kończy się na rozdzielnicy. Jeżeli obwody w ścianach mają po dwie żyły, trzeba położyć nowe przewody, bo bolca ochronnego w gniazdku nie da się podłączyć do niczego sensownego. Dorabianie mostka między stykiem ochronnym a zaciskiem neutralnym w gniazdku to działanie odwrotne do bezpieczeństwa i jedna z najczęstszych patologii w starych mieszkaniach.

Termin zwykle wymuszają nowe urządzenia. Falownik fotowoltaiczny, ładowarka samochodu elektrycznego, pompa ciepła i nowoczesna elektronika oczekują osobnego przewodu ochronnego i sprawnej ochrony różnicowoprądowej. Bez modernizacji układu zasilania żadnego z nich nie da się przyłączyć zgodnie z przepisami.

Najczęściej zadawane pytania