В наших квартирах и домах, производственных помещениях и офисах, где мы работаем, полным-полно металлических корпусов и конструкций, во время одновременного прикосновения к которым человек может попасть в зону разности потенциалов. Чтобы такого не произошло потенциалы надо уравнять. Как это сделать практически? Соединить все имеющиеся в здании токопроводящие элементы. Такая система уравнивания потенциалов (СУП) создаёт безопасную для человека среду. Одним из элементов СУП является коробка уравнивания потенциалов (КУП).
Об этих СУП и КУП поговорим более подробно, но сначала рассмотрим на практических примерах, что представляет собой разность потенциалов в обычных квартирах и откуда она появляется.
Причины
Все мы учили физику и помним, что потенциал сам по себе опасности абсолютно никакой не представляет. Опасаться надо разности потенциалов.
В квартирах разность потенциалов у труб и бытовых электроприборов может возникнуть вследствие следующих обстоятельств:
- Повредилась изоляция провода, и происходит утечка тока.
- В системе заземления возникли блуждающие токи.
- Схема подключения электрического оборудования выполнена неправильно.
- Проявляется статическое электричество.
- Электрические приборы неисправны.
Опасность
Помните со школы? Любой металлический предмет проводит электрический ток. В наших домах подобные предметы повсюду. Это – трубы центральной отопительной системы, холодного и горячего водопровода; батареи и полотенцесушитель; короб вентиляции и водосток; металлический корпус любого электроприбора.
В общедомовых коммуникациях металлические трубы между собой взаимосвязаны. Рассмотрим простой пример. У нас есть ванная комната, в которой рядом расположены батарея отопления и душевая кабинка. Если вдруг между этими двумя элементами возникает разность потенциалов, а человек в одно время прикоснётся и к батарее, и к душевой кабинке, будет крайне опасно в плане поражения током. В данном случае тело человека сыграет роль перемычки, по которой потечёт электрический ток. Путь его протекания нам известен из законов физики – от потенциала с большим значением к меньшему.
Ещё один типичный пример, если разные потенциалы возникают на трубах водопровода и канализации. Когда на водопроводной трубе появляется токовая утечка, есть вероятность поражения человека во время купания в ванной. Это произойдёт в том случае, если человек стоит в ванной с водой, при этом открывает слив и касается рукой водопроводного крана. Чтобы подобных проблем не возникало, необходимо уравнивание потенциалов.
Ситуация, когда на трубах в жилом доме присутствует напряжение, показана в этом видео:
Виды
Для того чтобы уравнивать потенциалы существует две системы, о каждой из них мы поговорим более подробно.
Уравнивание основное
Главной считается основная система уравнивания потенциалов, в сокращённом виде она называется ОСУП. По сути, эта система представляет собою контур, объединяющий несколько элементов:
- наиболее важный – главную заземляющую шину (ГЗШ), именно на ней соединяются все остальные элементы;
- всю металлическую арматуру многоэтажного жилого дома;
- молниезащиту здания;
- отопительную систему;
- детали и элементы лифтового хозяйства;
- короба вентиляции;
- металлические трубы водоснабжения и отвода воды.
Каждое здание имеет вводное распределительное устройство (ВРУ), в нём устанавливают главную заземляющую шину (ГЗШ). Она подключается на контур заземления при помощи стальной полосы.
Раньше не нужно было беспокоиться, все металлические элементы объединялись, и не возникало предпосылок для разных потенциалов. Если и появлялся какой-то потенциал на трубе, по пути наименьшего сопротивления он спокойно уходил в землю (мы ведь помним, что металл – это отличный токопроводник).
Сейчас ситуация изменилась, многие жильцы во время ремонтных работ в квартирах меняют металлические водопроводные трубы на полипропиленовые либо пластиковые. За счёт этого общая цепочка разрывается, батареи и полотенцесушители остаются без защиты, потому что пластик не обладает проводящей способностью и не связан с заземляющей шиной. Представьте, что у вас остались металлические трубы, а сосед снизу всё поменял на пластик. При появлении потенциала на ваших трубах ему некуда уходить, путь в землю прерван пластиковыми трубами соседа. Таким образом и происходит возникновение разности потенциалов.
Есть у основной системы небольшая проблема. В многоэтажных зданиях коммуникационные пути очень протяжённые, за счёт этого увеличивается сопротивление проводящего элемента. В величине потенциала на трубах первого и последнего этажей будет ощутимая разница, а это уже представляет собой опасность. Поэтому создаётся дополнительная система уравнивания потенциалов, она монтируется на каждую квартиру индивидуально.
Дополнительное уравнивание
Дополнительная система уравнивания потенциалов (сокращённое название ДСУП), монтируется в санузлах, в ней объединяются такие элементы:
- металлический корпус душевой кабинки или ванная;
- вентиляционная система, когда её выход в ванную выполнен коробом металлическим;
- полотенцесушитель;
- канализация;
- металлические трубы водопровода, отопления и газового хозяйства.
А вот тут уже понадобится коробка уравнивания потенциалов. К каждому из вышеперечисленных объектов подсоединяется отдельный провод (одножильный, материал исполнения – медь), его второй конец выводят и подсоединяют в КУП.
Выполнение монтажа
КУП различается в зависимости от того, как конструктивно выполнено здание и куда будет монтироваться сама коробка:
- в сплошную стену;
- в полую стену;
- на стенную поверхность (открытый способ установки).
Представляет собой корпус, выполненный из пластика, внутри которого располагается главный элемент – заземляющая шина. Она изготавливается из меди и имеет сечение не менее 10 мм 2 .
К этой шине через имеющиеся на ней разъемы подсоединяются медные провода от объектов водопроводной, отопительной и газовой систем; от находящихся в помещении электроприборов, а также от розеток и осветительных приборов, установленных в ванной комнате.
Подключение проводов к перечисленным элементам происходит за счёт болтовых соединений либо хомутов. Иногда используют специальные контактные лепестки, в этом случае металлическая связь между защищаемым элементом и проводом буде особенно прочной. Чтобы система уравнивания потенциалов в опасных ситуациях работала, нужен надёжный контакт. Поэтому место на трубах, где будет устанавливаться хомут, нужно зачищать до металлического блеска.
Внутренняя шина отдельным медным проводом, называемым защитным РЕ-проводником, соединяется с вводным квартирным щитком, а уже через него подключается непосредственно к ГЗШ. Сечение РЕ-проводника должно быть не менее 6 мм 2 . Важное условие, если вы решите проложить этот провод в полу, он не должен пересекаться с другими кабелями.
Такая коробка является как бы промежуточным звеном между всеми заземляющимися элементами и вводным щитком. Очень удобно, что от каждого элемента достаточно протянуть проводок только на КУП, а не к общему квартирному щиту.
Когда разводка выполнена пластиковыми трубами, в КУП подсоединяются провода от водопроводных кранов и смесителей.
Перед тем, как монтировать СУП, необходимо узнать, как в доме выполнено заземление. Если по системе TN-C (когда в один провод совмещаются защитный проводник РЕ и рабочий ноль N), выполнять уравнивание нельзя. Это вызовет опасность для других соседей, если у них такой системы нет.
Требования
При монтаже КУПа необходимо придерживаться некоторых требований и правил:
- Её монтаж в ванных комнатах и санузлах обязателен. Во-первых, в этих помещениях расположено много металлических корпусов и поверхностей. Во-вторых, здесь имеется немалое количество электрических приборов. В-третьих, в этих комнатах всегда высокая влажность.
- Устанавливается коробка в том месте, где проходят сантехнические стояки.
- Обязательно подключение всего электрического оборудования, к которому имеется открытый доступ (это, прежде всего, корпуса водонагревательных бойлеров, стиральных машин), а также сторонних проводящих элементов.
- Доступ к КУП должен быть свободным.
- Установка КУП запрещена, когда в доме заземление смонтировано без заземляющего проводника (методом зануления).
- ДСУП запрещается подключать шлейфом.
- ДСУП по всей длине, начиная от КУП в санузле и до самого вводного щитка, нельзя разрывать. Запрещается монтировать в этой цепи любые коммутационные аппараты.
Напоследок хотелось бы сказать, не путайте понятия уравнивание и выравнивание разных потенциалов. Уравнять – значит соединить проводящие элементы электрически, чтобы сделать их потенциалы равными. А выровнять – это снизить разность потенциалов на полу или поверхности земли (шаговое напряжение).
Если в электричестве у вас опыта маловато, то не беритесь сами за такую работу, доверьте её профессионалам. Кроме всего прочего, специалист по окончании монтажных работ должен ещё померить сопротивление заземления, и проверить наличие цепи между заземляющими элементами.
Об основной и дополнительных системах уравнивания потенциалов и об их функциональном назначении.
Жилое здание. Множество этажей и квартир. Целые километры коммуникаций: проводов, металлических труб, коробов вентиляции, металлорукавов и тому подобного. В наших квартирах есть различные металлические ванны, мойки, и мало ли чего еще. Иными словами, весь дом просто полон элементов и конструкций, способных проводить электрический ток, но зачастую не предназначенных для этого.
Однако каждый проводник обладает электрическим потенциалом . Это просто закон физики. Потенциал же - величина относительная. Это означает, что электрический потенциал, например, металлической поверхности холодильника сам по себе не имеет вообще никакого значения. Важно только то, насколько он выше или ниже потенциала водопроводной трубы, проходящей от него (холодильника) в относительной близости.
Если между потенциалом холодильника и потенциалом трубы есть разница, то эту разницу можно считать напряжением. Кто-то может предположить, что такое напряжение не может быть существенной величины: ведь и корпус электроприбора, и водопроводная труба не должны быть «под фазой». Но торопиться с выводами не стоит. В действительности есть очень много причин, по которым даже безобидный металлический короб вентиляции может приобрести опасно высокий относительный электрический потенциал.
Среди этих причин, к примеру, не только выход из строя изоляции фазных жил кабелей системы электроснабжения, а еще и атмосферные перенапряжения, блуждающие и циркулирующие токи систем заземления и многое другое.
И что же делать? Как уберечься от всех этих напастей и жить спокойно, не опасаясь, что однажды нас ударит током собственная ванна?
Вопрос этот решается созданием системы уравнивания потенциалов . Идея ее довольно проста. Если токоведущие части имеют непосредственное электрическое соединение, то потенциал их всегда одинаков, и напряжение между ними не возникнет ни при каких обстоятельствах.
Поэтому система уравнивания потенциалов включает в себя все, что может стать опасным: именно металлические трубы, металлоконструкции здания, устройства молниезащиты, короба, лотки. Все это подключается к главной заземляющей шине (ГЗШ) на вводе здания. Такая система получает название основной системы уравнивания потенциалов .
Но пока инженерные коммуникации дойдут до отдельно взятой квартиры, расположенной на каком-нибудь высоком этаже, расстояние от ГЗШ может стать внушительным. В силу вступят законы электротехники, характерные для так называемых «длинных линий».
В соответствии с этими законами сопротивлением проводников большой протяженности пренебрегать нельзя. То есть, электрический потенциал одной и той же металлической трубы на вводе в здание и на пятнадцатом этаже может отличаться, и очень сильно. Таким образом, основная система уравнивания потенциалов становится все менее эффективной по мере удаления от ГЗШ.
Поэтому в каждой квартире создается своя, дополнительная система уравнивания потенциалов . Элементы, которые входят в нее, подключаются к шине РЕ (или PEN) в квартирном или домовом щитке. Это снова водопроводные трубы, короба вентиляции, а кроме этого, ванны, мойки и прочие объемные металлические предметы.
Дополнительная система уравнивания потенциалов в ванной комнате
Не каждый электрик, берущийся за ремонт или , знает про системы уравнивания потенциалов и придает им должное значение. Поэтому следить за состоянием и качеством выполнения такой системы в своей квартире каждому домовладельцу лучше самостоятельно, не надеясь ни на кого другого. Ведь это вопрос, прежде всего, личной безопасности.
Александр Молоков,
Согласно ПУЭ * (п.1.7.32.): Уравнивание потенциалов — это электрическое соединение проводящих частей * для достижения равенства их потенциалов.
Для чего же нужна система уравнивания потенциалов? Что бы разобраться представим схему электроснабжения ванной комнаты:
Как известно электрический ток протекает от фазы к нулю. Из приведенной выше схемы видно, что ток, при включении стиральной машины в розетку, проходит через ее электродвигатель и возвращается обратно в сеть через N-шину по нулевому проводу. От той же N-шины выполнено заземление (зануление) корпуса стиральной машины, это необходимо для того, что бы в случае повреждения изоляции в стиральной машине и замыкании на ее корпус произошло отключение напряжения аппаратом защиты. Но т.к. корпус стиральной машины подключен к той же N-шине по которой протекает ток через нулевой провод, возникает опасность перетекания тока от нулевого провода через N-шину к корпусу стиральной машины и появлении на нем электрического потенциала.
Как известно напряжение (обозначается буквой U) — это разница потенциалов двух точек (обозначаются буквами φ 1 и φ 2):
U= φ 1 — φ 2
Например, в нашем случае, фазный провод имеет потенциал φ 1 =220 Вольт, а нулевой провод имеет потенциал φ 2 =0 Вольт, тогда напряжение между фазным и нулевым проводом (напряжение сети) будет равно:
U=220 — 0 =220 Вольт
Кроме нулевого провода нулевой потенциал так же имеют все проводящие конструкции здания имеющие контакт с землей, например: система отопления, металлические трубы подачи горячей и холодной воды, металлическая газовая труба, арматура здания и т.д.
Представим ситуацию: на корпусе стиральной машины, в результате изображенного на вышеуказанной схеме подключения, появился электрический потенциал, равный, к примеру, 30 Вольт, в это время человек приняв ванну оперся на стиральную машину, потянулся за полотенцем и коснулся полотенцесушителя, который, через систему отопления имеет связь с землей (т.е. его потенциал равен нулю), человек может получить удар током, т.к. ток, как известно, протекает по пути наименьшего сопротивления:
Напряжение между рукам (т.е. между точками «А» и «В») будет равно:
U= φ 1 — φ 2 =30 — 0 =30 Вольт
где: φ 1 — потенциал на корпусе стиральной машины; φ 2 — потенциал на полотенцесушителе
Ток пройдет по корпусу стиральной машины, далее по цепи рука-рука на полотенцесушитель а с него по системе отопления в землю, кроме того ток так же может пройти по цепи рука-нога, т.к. пол в ванной, как правило, так же является токопроводящим.
Для того что бы предотвратить такое развитие событий и применяется система уравнивания потенциалов:
В данном случае, даже при возникновении вышеизложенной ситуации с появлением электрического потенциала на корпусе стиральной машины, потенциал той же величины возникнет на всех проводящих конструкциях и следовательно напряжение между любыми точками здания будет равным нулю.
Например, на корпусе стиральной машины появился потенциал φ 1 = 30 Вольт, в этом случае на всех проводящих конструкциях ванной комнаты через систему уравнивания потенциалов, появится потенциал той же величины φ 2 = 30 Вольт. Напряжение в этом случае будет равно:
U= φ 1 — φ 2 = 30 — 30 = 0 Вольт
Видео на котором наглядно видно, что происходит при отсутствии системы уравнивания потенциалов в доме (разность потенциалов между заземлением и газовой трубой):
2. Устройство системы уравнивания потенциалов.
Система уравнивания потенциалов (СУП) делится на основную (ОСУП) и дополнительную (ДСУП).
2.1 Устройство основной системы уравнивания потенциалов.
Выполняется, как правило при новом строительстве либо реконструкции здания и должна предусматривать подключение к главной заземляющей шине (PE-шина) следующие проводящие части * (согласно п. 1.7.82. ПУЭ):
1) нулевой защитный проводник питающей линии;
2) заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание (если есть заземлитель);
3) металлические трубы коммуникаций, входящих в здание: горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п.
Если трубопровод газоснабжения имеет изолирующую вставку на вводе в здание, к основной системе уравнивания потенциалов присоединяется только та часть трубопровода, которая находится относительно изолирующей вставки со стороны здания;
4) металлические части каркаса здания;
5) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования. При наличии децентрализованных систем вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды следует присоединять к шине РЕ щитов питания вентиляторов и кондиционеров;
6) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категорий;
7) заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если такое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;
8) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.
Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены как можно ближе к точке их ввода в здание.
Подключение проводящих частей основной системы уравнивания потенциалов должно выполняться по радиальной схеме, т.е. к каждой проводящей части должен идти отдельный заземляющий проводник от PE-шины.
Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов должно быть не менее половины наибольшего сечения защитного проводника электроустановки, если сечение проводника уравнивания потенциалов при этом не превышает 25 мм 2 по меди или равноценное ему из других материалов. Применение проводников большего сечения, как правило, не требуется. Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов в любом случае должно быть не менее: медных — 6 мм 2 , алюминиевых — 16 мм 2 , стальных — 50 мм 2 . (п.1.7.137 ПУЭ)
Как видно на представленной выше схеме все проводящие части входящие в состав основной системы уравнивания потенциалов подключаются к отдельными проводниками, а сама ГЗШ должна быть заземлена путем ее присоединения к .
Внутри вводных электрощитков в соответствии с п. 1.7.119. ПУЭ в качестве ГЗШ должна использоваться PE шина. Как это выглядит разберем на примере подключения к ОСУП газовой трубы частного жилого дома:
Для подключения проводников системы уравнивания потенциалов к трубам применяют специальные хомуты:
2.2 Устройство дополнительной системы уравнивания потенциалов.
Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДСУП) должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в и защитные заземляющие проводники в системах и , включая защитные проводники штепсельных розеток. (п. 1.7.83. ПУЭ)
Таким образом ДСУП является обязательной для в отношении поражения человека электрическим током, в которых имеется возможность одновременного прикосновения человека к открытым проводящим частям стационарного электрооборудования с одной стороны и сторонней проводящей частью — с другой.
Для ванных и душевых помещений дополнительная система уравнивания потенциалов является обязательной и должна предусматривать, в том числе, подключение сторонних проводящих частей, выходящих за пределы помещений. Если отсутствует электрооборудование с подключенными к системе уравнивания потенциалов нулевыми защитными проводниками, то систему уравнивания потенциалов следует подключить к РЕ шине (зажиму) на вводе.Нагревательные элементы, замоноличенные в пол, должны быть покрыты заземленной металлической сеткой или заземленной металлической оболочкой, подсоединенными к системе уравнивания потенциалов. В качестве дополнительной защиты для нагревательных элементов рекомендуется использовать на ток до 30 мА (п. 7.1.88. ПУЭ).
ВАЖНО!: Не допускается использовать для саун, ванных и душевых помещений системы местного уравнивания потенциалов. (п. 7.1.88. ПУЭ).
Таким образом дополнительная система уравнивания потенциалов предназначена для дополнения основной системы уравнивания потенциалов и не должна выполняться при ее отсутствии.
Подключение проводящих частей дополнительной системы уравнивания потенциалов может выполняться как по радиальной схеме, так и шлейфом по магистральной схеме с обеспечением непрерывности соединяющего проводника. При этом подключение, как правило выполняется через КУП — коробку уравнивания потенциалов.
КУП предназначена для подключения к одному проводнику системы уравнивания потенциалов нескольких проводящих частей. КУП имеет следующий вид:
Пример дополнительной системы уравнивания потенциалов (в данном случае газовая колонка подключена к электросети, т.е. условно принимаем, что она является стационарным электроприбором):
Присоединение проводников ДСУП:
Для системы дополнительного уравнивания потенциалов могут быть использованы отдельные специально предусмотренные проводники.
Сечение проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов (п. 1.7.138 ПУЭ):
- при соединении двух открытых проводящих частей* — сечения меньшего из защитных проводников, подключенных к этим частям;
- при соединении открытой проводящей части и сторонней проводящей* части — половины сечения защитного проводника, подключенного к открытой проводящей части.
При этом в соответствии с пунктом 1.7.126. ПУЭ наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников должны соответствовать следующим значениям:
ПРИМЕЧАНИЕ: Площади сечений защитных проводников приведены для случая, когда защитные проводники изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Сечения защитных проводников из других материалов должны быть эквивалентны по проводимости приведенным.
Минимальные сечения медных проводников дополнительного уравнивания потенциалов, не входящих в состав кабеля, должны быть следующими (п. 1.7.127 ПУЭ):
- 2,5 мм 2 — при наличии механической защиты;
- 4 мм 2 — при отсутствии механической защиты.
Общая схема уравнивания потенциалов здания будет иметь следующий вид:
М — открытая проводящая часть; С1 — металлические трубы водопровода, входящие в здание; С2 - металлические трубы канализации, входящие в здание; С3 - металлические трубы газоснабжения с изолирующей вставкой на вводе, входящие в здание; С4 — воздуховоды вентиляции и кондиционирования; С5 — система отопления; С6 — металлические водопроводные трубы в ванной комнате; С7 — металлическая ванна; С8 - сторонняя проводящая часть в пределах досягаемости от открытых проводящих частей; С9 - арматура железобетонных конструкций; ГЗШ — главная заземляющая шина; Т1 — естественный заземлитель; Т2 — заземлитель молниезащиты (если имеется); 1 — нулевой защитный проводник; 2 — проводник основной системы уравнивания потенциалов; 3 — проводник дополнительной системы уравнивания потенциалов; 4 - токоотвод системы молниезащиты; 5 - контур (магистраль) рабочего заземления в помещении информационного вычислительного оборудования; 6 - проводник рабочего (функционального) заземления; 7 — проводник уравнивания потенциалов в системе рабочего (функционального) заземления; 8 — заземляющий проводник
——————————————
ПУЭ — Правила устройства электроустановок
Проводящая часть — часть, которая может проводить электрический ток. (Согласно п. 1.7.7. ПУЭ)
Открытая проводящая часть — доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции. (Согласно п. 1.7.9. ПУЭ)
Уравнивание потенциалов — электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов. ПУЭ, п. 1.7.32. Защита от косвенного прикосновения.
Так как защитное заземление (ЗУ) имеет сопротивление, и в случае протекания через него тока оказывается под напряжением, его одного недостаточно для защиты людей от поражения током.
Правильная защита создается путём организации системы уравнивания потенциалов (СУП), то есть электрического соединения и PE проводки, и всех доступных для прикосновения металлических частей здания (в первую очередь водопроводы и отопительные трубопроводы).
В этом случае, даже если ЗУ окажется под напряжением, под ним же оказывается всё металлическое и доступное для прикосновения,т.е. происходит растекание тока по значительной поверхности, что снижает напряжение, и как следствие - риск поражения током.
В кирпичных домах советского периода, как правило, СУП не организовывалась, в панельных же (1970-е и позже) — организовывалась путем соединения в подвале дома и рамы электрощитков (PEN ) и водопроводов.
Определения:
Защитное заземление -заземление, выполняемое в целях электробезопасности - ПУЭ п.1.7.29.
Рабочее (функциональное) заземление
- заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) - ПУЭ п. 1.7.30.
Определение FE для сетей питания информационного оборудования и систем связи дано в следующих пунктах:
«Функциональное заземление: заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал (иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя)» - ГОСТ Р 50571.22-2000 п. 3.14.
«Функциональное заземление может выполняться путём использования защитного проводника (РЕ-проводника) цепи питания оборудования информационных технологий в системе заземления TN-S.
«Допускается функциональный заземляющий проводник (FE-проводник) и защитный проводник (РЕ-проводник) объединять в один специальный проводник и присоединять его к главной заземляющей шине (ГЗШ)» - ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 548.3.1
Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:
1) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;
2) заземляющий проводник, присоединённый к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;
3) заземляющий проводник, присоединённый к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;
4)металлические трубы коммуникаций, входящих в здание…
5) металлические части каркаса здания;
6) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….
7) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;
8) заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;
9) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.
Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов - ПУЭ п. 1.7.82.
Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток - ПУЭ п. 1.7.83. ГОСТ Р 50571.3-94.
Система местного уравнивания потенциалов.
Незаземлённая система местного уравнивания потенциалов предназначена для предотвращения появления опасного напряжения прикосновения.
Все открытые проводящие части и сторонние проводящие части, одновременно доступные для прикосновения, должны быть объединены.
Система местного уравнивания потенциалов не должна иметь связи с землёй ни непосредственно, ни посредством открытых или сторонних проводящих частей.
Обозначения:
РЕ - защитное заземление
FE - рабочее (функциональное, технологическое) заземление
Функциональное заземление применительно к учреждениям ЛПУ - для обеспечения нормальной, без помех работы высокочувствительной электроаппаратуры при питании от разделительного трансформатора или согласно техническим требованиям на некоторые виды оборудования
(электрокардиограф, электроэнцефалограф, реограф, рентгеновский компьютерный томограф и тп.) в помещениях операционных, реанимационных, родовых, палатах интенсивной терапии, кабинетах функциональной диагностики и других помещениях при установке в них указанной аппаратуры.
При отсутствии особых требований изготовителей аппаратуры общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не должно превышать 2 Ом.
Где ГЗШ - главная заземляющая шина защитного заземления.
ГШФЗ - главная шина функционального (рабочего) заземления.
Вариант «А» , с точки зрения электробезопасности, допустим только при условии, что аппаратура питается от разделительного трансформатора (IT - сеть).
Использовать данный вариант для сетей типа TNS категорически не рекомендуется!
Рис.2. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функциональног заземления в сети типа TN.
Так как функциональное заземление в отличие от защитного не имеет точки соединения с ГЗШ, а соответственно с нейтралью, то токи короткого замыкания составят не сотни и тысячи ампер, как это происходит при защитном заземлении, а всего лишь десятки ампер. Ситуация усугубится при условии, что FE по заданию выполнено 10 Ом, а в цепи отсутствует УЗО (вычислительная техника, томографы, рентгеновское оборудование и тд.).
Максимальный ток короткого замыкания составит 15,7А.
I кз = 220(В) / (4 + 10)(Ом) = 15,7(А)
При данной схеме питания лучше воспользоваться вариантом «В» или «С», особенно если речь идет о мощном стационарном оборудовании (рентгенаппараты, МРТ и тд.).
Помимо сказанного выше, ситуация (с точки зрения электробезопасности) осложняется вероятностью возникновения разности потенциалов на раздельных системах заземления, тем более если эти системы заземления находятся в пределах одного помещения см. рис.3.
- Шаговое напряжение при срабатывании системы молниезащиты.
- КЗ на корпус в сети ТN-S до срабатывания системы защиты
- Внешние электромагнитные поля.
Вариант «В» удобен при реконструкции уже действующих объектов. Функциональное заземление при этом нередко выполняют с использованием составного, глубинного заземлителя. Второй положительный момент - функциональные заземлители и заземлители защитного заземления связанные между собой проводником уравнивания потенциала взаимно дублируют друг друга увеличивая надежность системы заземления.
Знакомое ощущение – антенна бьёт током. Такие негативные эффекты возникают из-за отсутствия системы уравнивания потенциалов. Атмосфера характеризуется собственным потенциалом. Но эти занятные вопросы обсудим позже. Сейчас вспомним Николу Тесла, гром и молнии и смелых лётчиков, исследующих облака.
Зачем нужно уравнивать потенциал
Гении творцы черпали идеи из снов. Леонардо да Винчи, спавшему полтора часа в сутки, урывками, но равномерно – каждые 240 мин, этого хватало.Но сны он перестал видеть, а без этого творить сложно. Нет сведений, что снилось Николе Тесла, хотя его авторству принадлежит море идей. Недаром единица магнитной индукции названа его именем. Он изучал атмосферное электричество и понял, что вещь это прелюбопытная.
Согласно научной литературе, Земной шар несёт заряд отрицательного знака, равный 500 кК. За счёт атмосферных токов утечки каждые полчаса заряд теоретически обнуляется. На практике этого не происходит. Учёными установлено, что колебания атмосферного тока согласованы по времени, максимум заряда приходится на 19.00 по Гринвичу. Мистика? Нет, пульс Земли.
Заряд, постоянно утекающий в небо, восполняет энергия Солнца и космических излучений, правда, пока тематика изучена мало. Ясно одно: при ударе молний Земля не теряет заряд, а обретает. По периметру циклона образуется избыток отрицательных носителей, а в центре – островок положительных. При определённом значении напряжённости поля отрицательное кольцо пробивается на земную поверхность, и потенциал планеты восполняется.
Если бы схема уравнивания потенциалов охватывала планету, непогода протекала бы в тихой манере. Физика процесса пока не определена, учёные предполагают присутствие неучтённого, неизвестного фактора, помогающего управлять погодой. В ближайшее время он останется за кадром. Нам важен факт, что облака таят потенциал относительно Земли, напряжённость поля 100 В/м. Разность потенциалов между кончиком носа и стопами составляет 150 В/м.
Электрический удар мы не получаем потому, что стоим на Земле. Потенциал уравнивается, электрическое поле отклоняется вверх (изгибаются силовые линии). Но висящий в воздухе кусок металла постепенно накапливает заряд, приводящий к неожиданным эффектам. Благо, атмосферный ток характеризуется единицами мкА на квадратный метр, и процесс протекает медленно. Но постепенно поверхность металла набирает потенциал.
Если экран не заземлён в щитке, разряд статического электричества неизбежен. Удар не сильный, лёгкое покусывание. Но шина уравнивания потенциалов непременно подключена к экранирующей оплетке телевизионного кабеля для исключения описанного эффекта. Другая мера касается антенного контура. Антенный вибратор представляет замкнутый контур, часть которого присоединяется на оплётку, дополнительное уравнивание потенциалов не требуется. Для конструкций иных типов задачку выравнивания потенциалов каждого плеча решают отдельно, но все элементы заземляют.
В противном случае изучаем в сети жалобы:
- Полез менять конвертер на спутниковую тарелку, и вломило по полной программе. Помогите.
- Ставлю жене писать КВН на видеомагнитофон, подсоединяю ТВ кабель, получаю разряд.
- Гудит плазменная панель после заземления по европейским стандартам. А было нормально. Что делать?
- Антенный кабель кусается.
Список легко продолжат читатели. Ответ даём в вопросительной форме: коробка уравнивания потенциалов установлена правильно? Монтаж выполнен по нормативам? Оплётка кабеля – металлический проводящий материал, по нормам её зануляют на щитках каждого этажа. Согласно правилам (РД 34.21.122) металлические части здания заводят на шину молниезащиты – контур заземления, куда по правилам TN-C-S приходит нулевой провод. В пределах квартиры потенциал уравнивают в ванной комнате.
Как выполнять выравнивание потенциалов
Согласно РД 34.21.122 уравнивание и выравнивание потенциалов ведётся в наземной части арматурой круглого сечения площадью от 6 и кв.мм. Требованиям соответствует стальная арматура зданий, соединенная между собой. Наружный контур прокладывают под землей.
Учитывая требования стандартов, чугунную ванну следует тоже подключить к устройству уравнивания потенциалов, она проводит ток и может стать причиной неприятностей. Обратите внимание, шины уравнивания потенциалов прокладываются отдельно от заземляющих и нулевых.
Уравнивание потенциалов
В распределительном щитке предусматривают шину (часть главной заземляющей шины) для уравнивания потенциалов либо покупают КУП. Внутри коробки уравнивания потенциалов присутствует общая шина для объединения проводников, которую допускается завести на нулевой провод. Согласно стандарту получается единое целое с системой молниезащиты, заноса напряжения. При этом конструкция снабжается контуром заземления минимум из двух штырей (диаметр от 10 мм согласно РД 34.21.122, но преимущественно от 18 мм), врытых на глубину не менее 3 метров (дистанция между зубьями 5 метров). Система молниезащиты объединяется арматурой фундамента, надёжно заземлённой. Это позволяет не закладывать искусственный контур. Получается, в масштабах жилого массива создание средства для уравнивания потенциалов -искусство, непосильное одному человеку (жильцу). В масштабах квартиры заводят все клеммы на корпус подъездного щитка, убедившись, что на него не замкнута фаза.В этих целях не используют газовые трубы, водопровод.
Зануление
Клемма зануления приборов расположена на корпусе. Не путайте с заземлением! Последнее работает, пока вилка включена в розетку. Для снятия статического электричества важно постоянство работы устройства выравнивания потенциалов. Этому помогает лепесток на ванной, куда прикручивают ушко провода. Бытовые приборы снабжены отверстиями на корпусе, куда крепится провод для зануления.
Уравнивание при пластиковых трубах
По правилам на входе в здание уравнивают потенциалы между заземлением, нулевым проводником и трубами. Современный водопровод – пластиковый, и эта мера утратила эффективность. Уравнять потенциалы негде.
Обустройство системы
Иногда требуется обустройство системы выравнивания потенциалов. Под этим подразумевается снятие шагового напряжения с пола, поверхности земли. Защита нужна при вероятности пробоя фазы на почву. Земля – хороший проводник, токи распространяются вглубь и по поверхности. При высоких напряжениях (220 В не считаем) возникают ситуации, когда на длине шага падает опасное для жизни напряжение. Выравнивание потенциалов достигается укладкой в грунт, толщу пола заземляющей арматуры.
- Набираем в Яндексе «пуэ 7», нажимаем «Поиск».
- Выбираем сайт, где документ приведён текстом непосредственно на странице.
- Нажимаем Ctrl+F, вводим в поисковое окошко браузера слово «уравниван» — без окончания. Так получим максимальное количество вхождений.
- Листаем документ кнопками вверх и вниз (возле окошечка), подбираем подходящую методику.
Полезно изучить виды и способы заземления. Мы говорили выше, в распределительном щитке систему уравнивания потенциалов допустимо посадить на нулевой провод. Согласно ПУЭ 7 для защиты от поражения током заземление и выравнивание потенциалов применяют и вместе, и в отдельности. Принцип ясно продемонстрирован советской бытовой техникой: сетевой шнур не оборудован клеммой заземления:
- Как защитится от поражения током через корпус камина? Подключить к системе выравнивания потенциалов.
- Как уменьшить излучение старенького телевизора? Подключить корпус (металлическое шасси) к системе уравнивания потенциалов.
- Как обезопасится от ударов током со стороны старенькой духовки? Подключить корпус к системе уравнивания потенциалов.
Строго говоря, речь идёт, скорее, о заземлении, но это вопрос второстепенный. Главное — потенциал корпуса приборов в доме должен быть одинаков, желательно нулевой относительно земли. При правильно обустроенной системе уравнивания потенциалов не наводят защиту от прямого прикосновения (при напряжении питания до 25 В переменного или 60 В постоянного тока). Подробная информация приводится в разделе ПУЭ «Меры защиты от прямого прикосновения».
Подбор кабелей системы уравнивания потенциалов аналогичен заземляющим: 6 миллиметров квадратных сечения по меди или 10 по алюминию. Встречаются рекомендации по стали – 50 квадратных миллиметров. Но основная система уравнивания потенциалов работает с катанкой диаметром 6 мм, и площадь сечения близка к 30 кв. мм, а проводимость железа в 5 раз меньше проводимости меди. Монтаж внутреннего уравнивания потенциалов выполняется на клеммы с проверкой сопротивления, снаружи преимущественно сталью и на сварные швы длиной не менее 10 см.
Устройство уравнивания потенциалов делят на основную и дополнительную. Первую можно назвать глобальной, она объединяет все нулевые и защитные проводники, металлическую арматуру, молниезащиту и др. Дополнительная (ШДУП) подразумевает распространение мер безопасности на локальную площадь. Допустим, объединяют чугунную ванну, корпус стиральной машины, смеситель, присоединяют к нулевым жилам или защитным. Напоследок подчёркиваем, что заземление и уравнивание потенциалов не идентичны друг другу.
