3, 4 или 5 жил: как выбрать количество жил силового кабеля

Как выбрать конструкцию линии: краткий ответ

Количество жил определяется системой заземления и типом нагрузки. Для трёхфазной сети 380 В в системе TN-C достаточно четырёх жил: три фазных и одна совмещённая PEN. В системах TN-S и TN-C-S для трёхфазной нагрузки принимают пять жил: три фазных, нулевая N и защитная PE. Для однофазной сети 220 В в системе TN-S нужны три жилы: фаза, N и PE. Кабели с числом жил от 1 до 5 выпускаются по ГОСТ 31996-2012 для напряжения 0,66 и 1 кВ[reference:0].

Главное правило: количество жил определяется не мощностью, а схемой сети и требованиями к защитному заземлению. Если в системе TN-C-S нулевая и защитная функции разделены на всём протяжении линии, используют пятижильный кабель. Если в системе TN-C PEN-проводник совмещает функции N и PE, достаточно четырёх жил. Подробнее о различиях конструкций — в материале об одножильном и многожильном кабеле.

Какие данные нужны для выбора

Система заземления — TN-C, TN-S, TN-C-S или TT. Определяет, нужна ли отдельная защитная жила PE.
Число фаз нагрузки — однофазная (220 В) или трёхфазная (380 В).
Расчётный ток нагрузки I_расч (А) — для выбора сечения фазных жил.
Ток короткого замыкания (кА) — для проверки термической стойкости PE-жилы.
Способ прокладки — открыто, в трубе, в земле, в лотке. Влияет на допустимый ток.
Материал жилы — медь или алюминий.
Тип изоляции — ПВХ или сшитый полиэтилен (XLPE).

Системы заземления и количество жил

Таблица 1. Соответствие системы заземления и числа жил кабеля
Система заземления	Однофазная сеть 220 В	Трёхфазная сеть 380 В	Состав жил
TN-C	2 жилы	4 жилы	L + PEN (однофазная); 3L + PEN (трёхфазная)
TN-S	3 жилы	5 жил	L + N + PE; 3L + N + PE
TN-C-S (на участке TN-C)	2 жилы	4 жилы	L + PEN; 3L + PEN
TN-C-S (на участке TN-S)	3 жилы	5 жил	L + N + PE; 3L + N + PE

Система TN-C — устаревшая, с совмещённым PEN-проводником. Применяется в старых сетях. Система TN-S — с раздельными N и PE на всём протяжении, пятипроводная для трёхфазных потребителей[reference:1]. Система TN-C-S — комбинированная: на участке от подстанции до вводного устройства используется PEN, далее — раздельные N и PE.

Для трёхфазной сети в системе TN-S к потребителю приходит пять проводов: три фазных, нулевой и защитный[reference:2]. Четырёхжильный кабель с тремя фазными и нулевой жилой применяют в системах, где защитное заземление обеспечивается отдельным проводником или контуром. Пятижильный кабель для трёхфазных потребителей применяют в системах TN-S и TN-C-S[reference:3].

Сечение нулевой и защитной жилы

Сечение нулевой рабочей жилы N и защитной жилы PE может отличаться от сечения фазных жил. Правила приведены в ПУЭ РК и ГОСТ 31996-2012.

Таблица 2. Рекомендуемые сечения нулевой (N) и защитной (PE) жил для четырёх- и пятижильных кабелей (по ГОСТ 31996-2012)
Сечение фазной жилы, мм²	Сечение N или PE, мм²
до 16	равно фазной
25	16
35	16
50	25
70	35
95	50
120	70

Для трёхфазных линий в жилых зданиях сечение нулевых проводников принимают равным сечению фазных, если фазные проводники имеют сечение до 25 мм² по алюминию[reference:4]. В одно- или трёхфазных сетях сечение нулевого рабочего проводника и PEN-проводника равно сечению фазного при его сечении 16 мм² и ниже для медной жилы и 25 мм² и ниже — для алюминиевой[reference:5].

Защитная жила PE должна выдерживать ток КЗ до срабатывания защиты. Проверка термической стойкости PE-жилы выполняется по тем же формулам, что и для фазных жил, с учётом коэффициента k для соответствующего материала и изоляции. ВВГ или ВВГнг — различия по конструкции и количеству жил.

Пошаговый пример: выбор конструкции для трёхфазной линии

Исходные данные. Трёхфазная линия 380 В от распределительного щита до двигателя. Расчётный ток нагрузки I_расч = 55 А. Ток трёхфазного КЗ в начале линии I_п0 = 12 кА. Время отключения t_откл = 0,13 с. Система заземления — TN-S. Прокладка в земле, температура грунта +15 °C. Жилы медные, изоляция ПВХ.

Шаг 1. Выбор числа жил.

Система TN-S, трёхфазная нагрузка — принимаем пять жил: 3L + N + PE.

Шаг 2. Выбор сечения фазных жил по нагреву.

По таблице допустимых токов для медных жил с ПВХ-изоляцией при прокладке в земле (таблица 1.3.6 ПУЭ) для I_расч = 55 А подходит сечение 16 мм² (табличный ток 90 А для нормированных условий: +15 °C, одиночный кабель).

Шаг 3. Проверка термической стойкости.

Для меди с ПВХ-изоляцией k = 115 А·с^1/2/мм². Тепловой импульс: B_k = I_п0² · t_откл = 12 000² · 0,13 = 18 720 000 А²·с. Минимальное сечение: S_min = √18 720 000 / 115 ≈ 4327 / 115 ≈ 37,6 мм². Сечение 16 мм² не проходит по термической стойкости. Принимаем сечение 50 мм².

Шаг 4. Сечение нулевой и защитной жилы.

Для фазной жилы 50 мм² сечение N и PE по таблице 2 — 25 мм². Принимаем кабель 5×50 + 1×25 (или 5×50 с N и PE по 25 мм²).

Шаг 5. Проверка по нагреву для N и PE.

N-жила несёт только ток несимметрии. При симметричной трёхфазной нагрузке ток в N близок к нулю. Сечение 25 мм² с запасом проходит. PE-жила в нормальном режиме тока не несёт, проверка — только на термическую стойкость при КЗ, которая выполнена в шаге 3 для фазной жилы. Для PE-жилы 25 мм² термическая стойкость проверяется отдельно, если через неё может протекать ток КЗ. Устройство и характеристики силового кабеля описаны в отдельном материале.

Шаг 6. Итог.

Принимаем кабель 5×50 с медными жилами и ПВХ-изоляцией (N и PE — 25 мм²). Система TN-S требует пять жил. Сравнение медной и алюминиевой жилы влияет на выбор таблицы допустимых токов и коэффициентов k.

Что может изменить результат

Таблица 3. Факторы, влияющие на выбор количества и сечения жил
Параметр	Как влияет на выбор
Система заземления	TN-C — 4 жилы для трёхфазной сети; TN-S и TN-C-S — 5 жил. Определяет наличие отдельной PE-жилы.
Тип нагрузки	Симметричная трёхфазная нагрузка (двигатель) допускает N-жилу меньшего сечения. Несимметричная (освещение, бытовые потребители) требует N равного фазному.
Ток КЗ	Определяет минимальное сечение PE-жилы по термической стойкости. Чем выше ток КЗ и время отключения, тем больше сечение.
Способ прокладки	Влияет на допустимый ток фазных жил, а значит, на предварительное сечение. Для групповой прокладки вводятся понижающие коэффициенты.
Материал жилы	Медь допускает больший ток при том же сечении, чем алюминий. Сравнение меди и алюминия.
Тип изоляции	XLPE допускает нагрев жилы до +90 °C, ПВХ — до +70 °C. Для XLPE допустимые токи выше.

Типичные ошибки

Использование четырёхжильного кабеля в системе TN-S. В TN-S нулевая и защитная функции разделены на всём протяжении. Совмещение N и PE в одной жиле нарушает требования электробезопасности.
Применение пятижильного кабеля в системе TN-C без разделения PEN. Если система TN-C и разделение PEN не выполняется, пятая жила остаётся незадействованной, что увеличивает стоимость линии без функциональной необходимости.
Выбор N-жилы заниженного сечения для несимметричной нагрузки. При наличии высших гармоник (компьютеры, импульсные блоки питания) ток в N-жиле может достигать тока фазных жил и более. В таких случаях N принимают равным фазному независимо от сечения.
Проверка термической стойкости только фазных жил. PE-жила также должна выдерживать ток КЗ. Если через PE протекает ток КЗ, его сечение проверяют по тем же формулам, что и фазные жилы.
Пренебрежение селективностью защиты. Для селективной защиты на вводе время отключения больше, чем на отходящих линиях. Это увеличивает тепловой импульс и требуемое сечение всех жил, включая PE.

Краткий алгоритм выбора

Определить систему заземления (TN-C, TN-S, TN-C-S) по проекту или фактической схеме сети.
Определить число фаз нагрузки: однофазная или трёхфазная.
Выбрать количество жил по таблице 1.
Рассчитать расчётный ток нагрузки I_расч.
Выбрать предварительное сечение фазных жил по таблице допустимых токов с учётом поправок.
Проверить термическую стойкость фазных жил и PE-жилы при КЗ.
Определить сечение N и PE по таблице 2 или расчётом.
При выборе типа кабеля учесть условия монтажа. ВВГ или ВВГнг — различия по изоляции.

FAQ

Когда нужен пятижильный кабель, а когда достаточно четырёх жил?

Пятижильный кабель нужен в системах TN-S и TN-C-S для трёхфазной нагрузки, где нулевая и защитная функции разделены. Четырёхжильный кабель применяют в системе TN-C, где PEN-проводник совмещает функции N и PE, либо в системах с отдельным контуром заземления.

Можно ли использовать четырёхжильный кабель в системе TN-C-S?

На участке от подстанции до вводного устройства, где система TN-C-S работает как TN-C, — да. После точки разделения PEN на N и PE — нет, требуется пятижильный кабель. Место разделения должно быть обозначено и заземлено.

Какое сечение должна иметь нулевая жила?

Сечение N-жилы зависит от характера нагрузки. При симметричной трёхфазной нагрузке N-жила может иметь меньшее сечение, чем фазные (по таблице 2 ГОСТ 31996-2012). При несимметричной нагрузке и наличии высших гармоник N принимают равным фазному.

Влияет ли способ прокладки на выбор количества жил?

Способ прокладки влияет на допустимый ток и, следовательно, на сечение жил, но не на их количество. Количество жил определяется системой заземления и типом нагрузки.

Как проверить термическую стойкость PE-жилы?

Расчёт аналогичен проверке фазных жил: S_min = √B_k / k, где B_k — тепловой импульс тока КЗ, k — коэффициент для материала и изоляции PE-жилы. Если PE-жила имеет меньшее сечение, чем фазные, проверка выполняется отдельно для её сечения.

Что делать, если в системе TN-C нет возможности перейти на пятижильный кабель?

В системе TN-C разделение PEN на N и PE выполняют во вводном устройстве. Если кабель от подстанции до ввода четырёхжильный, на вводе устанавливают шину, к которой подключают PEN, и от неё прокладывают отдельные N и PE проводники. Далее по зданию используют пятижильные кабели.

Использованные источники

Правила устройства электроустановок Республики Казахстан 2015 г. в редакции приказа Министра энергетики РК от 31.10.2022 №340 — Комитет по техническому регулированию и метрологии МИИР РК — https://base.spinform.ru/show_doc.fwx?rgn=71151
ГОСТ 31996-2012 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ. Общие технические условия — Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации — https://docs.cntd.ru/document/1200104301
ГОСТ 24334-2020 Кабели силовые для нестационарной прокладки. Общие технические требования — Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации — https://docs.cntd.ru/document/1200171038
Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования» — ЕАЭС — https://docs.eaeunion.org/docs/ru-ru/0145005

Секция с навигацией, мета информацией, заголовком и контентом