Ю. В. Харечко
4 июля 2008 г. на сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (www.gost.ru) были опубликованы уведомления о разработке проектов двух национальных стандартов взамен действующих в настоящее время ГОСТ Р МЭК 60227‑1 [1] и ГОСТ Р МЭК 60245‑1 [2]. Проекты новых ГОСТ были разработаны на основе стандартов МЭК 60227‑1 2007 г. [3] и МЭК 60245‑1 2003 г. [4] с поправкой 2007 г.[2] [5]. В проекты национальных стандартов включены новые требования стандартов к цветовой идентификации жил многожильных кабелей (см. [7]), которые были приведены в соответствие с требованиями стандарта МЭК 60446[3] [9] (см. [10]).
Анализ новых стандартов МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1 позволил выявить многочисленные ошибки и погрешности в их требованиях, которые перешли также в требования проектов национальных стандартов. Рассмотрим ошибки и погрешности первоисточников и наметим пути их устранения в национальных стандартах.
В разделах 2 "Определения" обоих стандартов дано определение номинального напряжения кабеля, под которым понимают эталонное напряжение, для которого разработан кабель и которое используют для определения параметров электрических испытаний. Номинальное напряжение отображают посредством двух значений Uo/U, выраженных в вольтах (далее выделено автором):
Uо – среднеквадратическое значение между любой изолированной жилой и "землёй" (металлическим покрытием кабеля или окружающей средой);
U – среднеквадратическое значение между любыми двумя фазными жилами многожильного кабеля или системы одножильных кабелей.
В пояснениях к этому определению указано, что в системе переменного тока номинальное напряжение кабеля должно быть не менее номинального напряжения системы, для которого он предназначен. Это условие применяется как к значению Uо, так и к значению U. В системе постоянного тока номинальное напряжение системы не должно быть более полуторного значения номинального напряжения кабеля.
Представленная информация изобилует терминологическими ошибками. Во-первых, как следует из требований стандартов МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1, кабели могут быть использованы в электрических системах и переменного, и постоянного тока. Однако фазные проводники и, следовательно, жилы кабелей, выполняющие функции фазных проводников, применяют только в электрических цепях переменного тока. В электрических цепях постоянного тока используют полюсные проводники и жилы кабелей, выполняющие функции полюсных проводников. Поэтому в анализируемых требованиях стандартов вместо термина "фазная жила", производного от термина "фазный проводник", следует использовать термин "линейная жила", производный от общего термина "линейный проводник".
В Международном электротехническом словаре (МЭС) (в стандарте МЭК 60050‑195 [11, 12]) термин "линейный проводник" определён так: проводник, который находится под напряжением в нормальном режиме и способен к содействию в передаче или распределении электрической энергии, но который не является нейтральным или средним проводником. В другой части МЭС – стандарте МЭК 60050‑826 [13] использовано процитированное определение термина "линейный проводник". При этом в обеих частях МЭС указано, что термины "фазный проводник (в системах переменного тока)" и "полюсный проводник (в системах постоянного тока)" являются недопустимыми[4]. То есть в МЭС линейный проводник определён качестве проводника, используемого в электрических цепях как переменного, так и постоянного тока.
Во-вторых, в стандарте МЭК 60050‑195 термин "напряжение линейного проводника относительно линейного проводника"[5] определён следующим образом: напряжение между двумя линейными проводниками в данной точке электрической цепи. Основываясь на представленных двух терминах из МЭС, в рассматриваемых стандартах определение напряжения U должно быть сформулировано иначе:
U – среднеквадратическое значение напряжения между любыми двумя линейными проводниками (жилами) многожильного кабеля или системы одножильных кабелей.
В-третьих, напряжение Uо в стандартах ошибочно установлено между любой изолированной жилой и "землёй". Однако изолированной жилой многожильного кабеля может быть защитная жила (выполняющая функции защитного проводника), которая, как правило, имеет электрический потенциал локальной земли[6]. Кабели также обычно имеют изолированные нейтральную жилу (выполняющую функции нейтрального проводника[7]) и среднюю жилу (выполняющую функции среднего проводника[8]), которые могут иметь аналогичный электрический потенциал. Напряжение между указанными жилами кабеля и эталонной землёй[9] практически равно нулю. Поэтому в рассматриваемых требованиях стандартов вместо изолированной жилы следует указать линейную жилу, которая выполняет функции линейного (фазного или полюсного) проводника.
В определении напряжения Uо использован термин "земля", заключённый в кавычки, а также упомянуты металлическое покрытие кабеля и, даже, окружающая среда. Подобное определение более уместно в каком-то художественном произведении, но совершенно недопустимо в нормативном документе. В стандарте МЭК 60050‑195 имеется термин "напряжение линейного проводника относительно земли"[10]: напряжение между линейным проводником и эталонной землёй в данной точке электрической цепи. То есть в МЭС определено напряжение, под которым находится линейный проводник в данной точке электрической цепи переменного или постоянного тока относительно эталонной земли, электрический потенциал которой условно принят равным нулю.
Рассматриваемое напряжение устанавливают относительно нулевого потенциала эталонной земли, а не от электрического потенциала металлического покрытия кабеля и, тем более, какой-то окружающей среды. Поэтому анализируемое определение в стандартах МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1 следует сформулировать иначе:
Uо – среднеквадратическое значение напряжения между любым линейным проводником (жилой) кабеля и эталонной землёй.
В п. 4.1.3 стандартов МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1 приведены требования к нанесению жёлтого и зёленого цветов на жилы кабеля, маркируемые жёлто-зелёным цветом. Примечания к этим пунктам содержат пояснения к использованию жёлто-зёленого и синего цветов, которые гласят, что комбинацию жёлтого и зелёного цветов признают только в качестве средства идентификации жилы, предназначенной для использования в качестве заземляющего соединения или аналогичной защиты. Синий цвет предназначен для идентификации жилы, предназначенной быть присоединённой к нейтрали. Однако если нейтрали нет, синий цвет может быть использован для идентификации любой жилы за исключением заземляющего или защитного проводника. Процитированные пояснения также содержат многочисленные терминологические ошибки.
В этих пояснениях упомянута жила кабеля, используемая для выполнения заземляющего соединения или аналогичной защиты. При этом нет указаний о каком заземлении идёт речь. В МЭС (стандартах МЭК 60050‑195 и МЭК 60050‑826) определены следующие два термина:
защитное заземление – заземление точки или точек в системе или в установке, или в оборудовании для целей электрической безопасности;
функциональное заземление – заземление точки или точек в системе или в установке, или в оборудовании для целей иных, чем электрическая безопасность.
Иными словами, МЭС различает два вида заземления: защитное заземление, которое применяют для обеспечения электрической безопасности, и функциональное заземление, используемое для иных целей.
Стандарт МЭК 60446 предписывает использовать жёлто-зелёный цвет только для идентификации защитного проводника. В стандартах МЭК 60050‑195 и МЭК 60050‑826 термин "защитный проводник (обозначение: РЕ)" определён так: проводник, предусмотренный для целей безопасности, например, для защиты от поражения электрическим током. То есть защитный проводник предназначен только для обеспечения электрической безопасности, одним из элементов которого является выполнение защитного заземления открытых проводящих частей электрооборудования класса I. Защитный проводник, предусмотренный для защитного заземления в стандартах МЭК 60050‑195 и МЭК 60050‑826 назван защитным заземляющим проводником.
В пояснениях также указано, что синим цветом идентифицируют жилу, присоединённую к нейтрали. Однако жилы кабелей, идентифицированные синим цветом и применяемые в электроустановках зданий (основная область использования кабелей, соответствующих требованиям стандартов МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1), не имеют непосредственного электрического соединения с нейтралью. Нейтраль представляет собой общую токоведущую часть многофазного источника питания, соединённого в звезду, или среднюю токоведущую часть однофазного источника питания переменного тока. На это указывает следующее определение термина "нейтральная точка", приведённое в стандартах МЭК 60050‑195 и МЭК 60050‑826: общая точка многофазной системы, соединённой в звезду, или заземлённая средняя точка однофазной системы.
Источник питания, обычно представляющий собой вторичную обмотку понижающего трансформатора подстанции 10/0,4 кВ, размещён вне здания. Источник питания и электроустановку здания обычно соединяют низковольтной линией электропередачи. Поэтому ни один из проводников электроустановки здания не может иметь непосредственного электрического соединения с токоведущими частями источника питания, в том числе – с его нейтралью.
Рассматриваемые пояснения гласят, что если нейтрали нет, синим цветом можно идентифицировать любую жилу кабеля за исключением заземляющего проводника. Термин "заземляющий проводник" определён в стандартах МЭК 60050‑195 и МЭК 60050‑826 следующим образом: проводник, который обеспечивает проводящий путь или часть проводящего пути между данной точкой в системе или в установке, или в оборудовании и заземляющим электродом. Заземляющий проводник может быть и защитным, и функциональным заземляющим проводником. Однако только защитный заземляющий проводник можно идентифицировать жёлто-зелёным цветом.
В анализируемых пояснениях забыли упомянуть о жиле кабеля, предназначенной быть "присоединённой к средней точке", которую имеет источник питания постоянного тока. Поэтому примечания к п. 4.1.3 стандартов МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1 должны также отражать факт применения кабелей в электрических цепях постоянного тока.
Кроме того, следует запретить использовать синий цвет для идентификации любых проводников (жил кабеля) кроме нейтрального и среднего проводников (см. [15]), чтобы исключить путаницу между фазным и нейтральным проводниками или между полюсным и средним проводниками.
Для устранения всех перечисленных ошибок примечания к п. 4.1.3 стандартов следует сформулировать так:
Примечание. Информация по использованию жёлто-зелёного и синего цветов. Жёлтый и зелёный цвета в комбинации, указанной выше, применяют только для обозначения жилы, предназначенной для использования в качестве защитного проводника. Синий цвет применяют для обозначения жилы, предназначенной для использования в качестве нейтрального или среднего проводника.
Помимо терминологических ошибок новые стандарты МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1 имеют погрешности в требованиях к цветовой идентификации жил кабелей. Пункты 4.1.2 стандартов МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1 содержат следующие предпочтительные схемы расцветки кабелей[11]:
одножильный и двухжильный кабели – нет предпочтительной схемы расцветки;
трёхжильный кабель – либо жёлто-зелёный, синий, коричневый, либо коричневый, чёрный серый;
четырёхжильный кабель – либо жёлто-зелёный, коричневый, чёрный, серый, либо синий, коричневый, чёрный, серый;
пятижильный кабель – либо жёлто-зелёный, синий, коричневый, чёрный, серый, либо синий, коричневый, чёрный, серый, чёрный.
Представленные схемы расцветки кабелей имеют следующие недостатки. Стандартом МЭК 60227‑1 установлены предпочтительные схемы расцветки только для гибких кабелей. Такой подход плохо согласуется с требованиями стандарта МЭК 60446, которые распространяются, например, на электроустановки зданий. Электропроводки в электроустановках зданий обычно выполняют многожильными жёсткими кабелями с поливинилхлоридной изоляцией. Если национальный стандарт, разработанный на основе стандарта МЭК 60227‑1, не будет включать в себя требования к предпочтительным схемам расцветки таких кабелей, то выполнить электропроводки с надлежащей цветовой идентификацией проводников можно будет только используя одножильные провода.
Серьёзным недостатком следует считать отсутствие предпочтительных схем расцветки двухжильных кабелей. Электроустановки зданий практически всегда имеют однофазные электрические цепи, выполняемые двумя проводниками – фазным и нейтральным или полюсным и средним проводниками. Кроме того, имеются участки электрических цепей, например, от ответвительной коробки до выключателя, которые выполняют двумя линейными проводниками. Проводники указанных электрических цепей, выполненных двухжильными кабелями, должны иметь надлежащую цветовую идентификацию, т. е. нейтральный и средний проводники должны иметь изоляцию синего цвета, а линейные проводники – изоляцию коричневого, чёрного и серого цветов.
Предпочтительные схемы расцветки двух- и трёхжильных кабелей должны позволять такое выполнение однофазных электрических цепей, представляющих собой ответвление от трёхфазной электрической цепи, чтобы цветовая идентификация одноименных фазных проводников при этом не изменялась. Например, если фазный проводник однофазной электрической цепи имеет электрическое соединение с фазным проводником трёхфазной электрической цепи, который имеет изоляцию серого цвета, то изоляция этого проводника также должна иметь серый цвет. Цветовая идентификация полюсных проводников двухпроводных электрических цепей постоянного тока, которые являются ответвлением от трёхпроводной электрической цепи, также должна оставаться неизменной.
Следует также предусмотреть такую предпочтительную схему расцветки четырёхжильного кабеля, которая позволит выполнить трёхпроводную электрическую цепь постоянного тока, образованную двумя полюсными проводниками и средним проводником и имеющую четвёртый защитный проводник, с надлежащей цветовой идентификацией проводников (см. 15]).
Устранить перечисленные недостатки можно, если в стандартах МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1 и аналогичных национальных стандартах установить изменённые предпочтительные схемы расцветки[12] двух-, трёх- и четырёхжильных кабелей:
двухжильный кабель – либо синий и коричневый, либо синий и чёрный, либо синий и серый, либо коричневый и чёрный, либо коричневый и серый, либо чёрный и серый;
трёхжильный кабель – либо жёлто-зелёный, синий, коричневый, либо жёлто-зелёный, синий, чёрный, либо жёлто-зелёный, синий, серый, либо синий, коричневый, чёрный, либо синий, коричневый, серый, либо коричневый, чёрный серый;
четырёхжильный кабель – либо жёлто-зелёный, коричневый, чёрный, серый, либо жёлто-зелёный, синий, коричневый, серый, либо синий, коричневый, чёрный, серый.
Заключение. Требования новых стандартов МЭК 60227‑1 и МЭК 60245‑1 содержат большое число ошибок и погрешностей. Такие же недостатки имеются в проектах новых ГОСТ Р МЭК 60227‑1 и ГОСТ Р МЭК 60245‑1. Терминологические ошибки должны быть исправлены при подготовке национальных стандартов. Предпочтительные схемы расцветки многожильных кабелей, предусмотренные проектами национальных стандартов, также должны быть изменены.
1. ГОСТ Р МЭК 60227‑1–99. Кабели с поливинилхлоридной изоляцией на номинальное напряжение до 450/750 В включительно. Общие требования. М.: ИПК "Изд-во стандартов", 2000.
2. ГОСТ Р МЭК 60245‑1–2006. Кабели с резиновой
изоляцией на номинальное напряжение до 450/750 В
включительно. Ч. 1. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2006.
3. International standard IEC 60227‑1.
Polyvinyl chloride insulated cables of rated voltages up to and including
450/750 V. Part 1: General requirements. Edition 3.0.
Geneva: IEC, 2007‑10.
4. International standard
IEC 60245‑1. Rubber insulated cables. Rated voltages up to and
including 450/750 V. Part 1: General requirements. Fourth
edition. – Geneva: IEC, 2003‑12.
5. International standard
IEC 60245‑1‑am1. Rubber insulated cables. Rated voltages up to
and including 450/750 V. Part 1: General requirements. Fourth edition. Amendment 1.
Geneva: IEC, 2007‑10.
6. International standard IEC 60245‑1. Rubber insulated cables. Rated voltages up to and including 450/750 V. Part 1: General requirements. Edition 4.1. Geneva: IEC, 2008‑01.
7. Харечко В.
Н., Харечко Ю. В. Об изменении требований к
цветовой идентификации жил многожильных кабелей // Электрика. 2008. № 2.
8. IEC Guide 104. The
preparation of safety publications and the use of basic safety publications and
group safety publications. Third edition.
Geneva: IEC, 1997‑08.
9. International standard
IEC 60446. Basic and safety principles for man-machine
interface, marking and identification. Identification
of conductors by colours or alphanumerics.
Fourth edition. Geneva: IEC, 2007‑05.
10. Харечко В. Н., Харечко Ю. В. Требования нового стандарта МЭК 60446 к цветовой и
буквенно-цифровой идентификации проводников // Электрика. 2007. № 9.
11. International standard IEC 60050‑195. International
Electrotechnical Vocabulary. Part 195: Earthing and protection against electric shock. First edition. Geneva: IEC, 1998‑08.
12. International standard IEC 60050‑195-am1. International
Electrotechnical Vocabulary. Part 195: Earthing and protection against electric shock. First edition. Amendment 1.
Geneva: IEC, 2001‑01.
13. International standard IEC 60050‑826. International Electrotechnical Vocabulary. Part 826: Electrical installations. Second edition. Geneva: IEC, 2004‑08.
14. ГОСТ Р МЭК 60050‑195–2005. Заземление и защита от поражения электрическим током. Термины и определения. М: Стандартинформ, 2006.
15. Харечко Ю. В. Требования к цветовой и буквенно-цифровой идентификации проводников в ГОСТ Р 50462 следует уточнить // Электрика. 2008. № 6, 7.
[1] В августе 2007 г. автором переданы разработчикам стандартов замечания и предложения по изменению проектов ГОСТ Р МЭК 60227-1 и ГОСТ Р МЭК 60245-1. Автор также информировал МЭК о терминологических ошибках в стандартах МЭК 60227-1 и МЭК 60245-1 и способе их устранения.
[2] В январе 2008 г. Международная электротехническая комиссия (МЭК) выпустила стандарт МЭК 60245‑1 [6], который состоит из стандарта МЭК 60245‑1 2003 г. и поправки 2007 г.
[3] Стандарт МЭК 60446 согласно руководству МЭК 104 [8] имеет статус базовой публикации по безопасности. То есть этот стандарт предназначен для использования техническими комитетами МЭК при подготовке стандартов на электрооборудование и электроустановки. Требования стандарта МЭК 60446 применяют только в том случае, если они включены в другие стандарты или на них даны ссылки в этих стандартах. Технические комитеты МЭК обязаны везде, где это возможно, включать в разрабатываемые ими стандарты (в пределах области их действия) требования базовых публикаций по безопасности или отсылать к ним.
[4] Несмотря на то, что МЭС признал недопустимыми термины "фазный проводник" и "полюсный проводник", эти частные термины следует использовать в требованиях национальных нормативных документов, формулируемых применительно к электрическим цепям соответственно переменного и постоянного тока. В требованиях, распространяющихся на электрические цепи и переменного, и постоянного тока, следует использовать общий термин "линейный проводник". В ГОСТ Р МЭК 60050‑195 [14], который разработан на основе стандарта МЭК 60050‑195, нет упоминания о недопустимости этих двух терминов.
[6] Термин "(локальная) земля" в стандартах МЭК 60050‑195 и МЭК 60050‑826 определён так: часть Земли, которая находится в электрическом контакте с заземляющим электродом и электрический потенциал которой не обязательно равен нулю.
[7] Термин "нейтральный проводник" в стандартах МЭК 60050‑195 и МЭК 60050‑826 определён так: проводник, электрически присоединённый к нейтральной точке, и способный к содействию в распределении электрической энергии. Нейтральный проводник применяют в электрических цепях переменного тока.
[8] Термин "средний проводник" в стандартах МЭК 60050‑195 и МЭК 60050‑826 определен так: проводник, электрически присоединенный к средней точке, и способный к содействию в распределении электрической энергии. Средний проводник применяют в электрических цепях постоянного тока.
[9] Термин "эталонная земля" в стандартах МЭК 60050‑195 и МЭК 60050‑826 определён так: часть Земли, рассматриваемая в качестве проводящей, электрический потенциал которой условно принят в качестве нуля, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземляющего устройства. Примечание к определению уточняет, что понятие "Земля" означает планету со всеми её физическими свойствами.
[10] В ГОСТ Р МЭК 60050‑195 этот термин ошибочно назвали фазным напряжением относительно земли и определили его иначе, чем в стандарте МЭК 60050‑195: "Напряжение между линейным проводником и относительной землёй в данной точке электрической цепи переменного тока" (выделено автором).
[12] Предлагаемые предпочтительные схемы расцветки многожильных кабелей не позволяют выполнить надлежащую цветовую идентификацию проводников в электрических цепях, не имеющих нейтрального и среднего проводников, которые широко применяют в электрических системах IT. Например, для трёхжильных кабелей целесообразно также установить следующие предпочтительные схемы расцветки: либо жёлто-зелёный, коричневый, чёрный, либо жёлто-зелёный, коричневый, серый, либо жёлто-зелёный, чёрный серый.