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,

Уверен, многие из вас слышали про систему уравнивания потенциалов (сокращенно - СУП), но мало кто понимает что это такое и для чего это нужно. Данная статья призвана устранить это недоразумение.

Что такое система уравнивания потенциалов?

СУП предназначена для выравнивания потенциала всех проводящих частей здания:

• элементы здания;
• конструкции здания;
• инженерные сети и коммуникации;
• системы молниезащиты.

Соединение всех токопроводящих частей здания выполняется защитными проводниками PE, которые прокладываются отдельно, либо могут входить в состав линий электроснабжения. Эти проводники образуют так называемую «сетку» в здании и должны соединять все его вышеперечисленные части с заземляющим устройством и заземлителями.

В случае повреждения в электроустановке и попадания на проводящие части здания потенциала (напряжения), возникает ток короткого замыкания, либо большие токи утечки, которые приводят к отключению поврежденного участка цепи от источника питания, путем срабатывания автоматических выключателей или УЗО.

В прошлых статьях мы рассказывали о системах заземления TN-C-S, TN-S, где по требованиям ПУЭ-7 электропроводка жилых, бытовых и административных зданий запрещена без применения защитных проводников, т.е. проводников PE. Это в первую очередь положительно сказывается на электробезопасности.

Система уравнивания потенциалов (СУП) бывает 2 видов:

• основная система уравнивания потенциалов (ОСУП);
• дополнительная система уравнивания потенциалов (ДСУП).

Основная система (ОСУП)

Состоит из:

• контура заземления (заземляющее устройство);
• главной заземляющей шины (ГЗШ);
• «сетки» защитных проводников PE;

Главная заземляющая шина (ГЗШ), она же шина РЕ, устанавливается в вводном распределительном устройстве (ВРУ) здания. К ГЗШ подключается стальная полоса, идущая от контура заземления (заземляющего устройства).

К этой же главной шине подключается:

• PEN-проводник вводной линий (кабеля) в системе заземления TN-C-S;
• PE-проводник вводной линии (кабеля) в системе заземления TN-S.

1. Запрещено устраивать систему уравнивания потенциалов в домах с системой заземления TN-C.
2. Запрещено соединение защитных PE-проводников с нулевыми рабочими N-проводниками начиная от главной заземляющей шины (ГЗШ).
3. Схема соединения к заземляемым конструкциям, элементам и инженерным сетям здания должна быть радиальной. Радиальная схема выполняется следующим образом: на каждую заземляемую часть здания приходится свой проводник уравнивания потенциалов. Соединять PE-проводники уравнивания потенциалов шлейфом строго запрещено!
4. Запрещается устанавливать в цепях защитных PE-проводников различные коммутационные аппараты защиты. Непрерывность защитных проводников - это самое главное и основное требование.

Дополнительная система (ДСУП)

С основной системой уравнивания потенциалов (ОСУП) мы разобрались. Теперь давайте рассмотрим, что же такое дополнительная система уравнивания потенциалов. ДСУП необходима для обеспечения дополнительной электробезопасности в помещениях с повышенной опасностью, например, ванная комната или душевое помещение.

Она состоит из:

• коробки уравнивания потенциалов, сокращенно КУП;
• проводников уравнивания потенциалов.

Как монтируется ДСУП?

1. В первую очередь необходимо определиться с местом установки коробки уравнивания потенциалов (КУП).
2. Далее нужно соединить шину PE вводного электрического щитка (квартиры, дачи) с шиной PE, расположенной в коробке уравнивания потенциалов (КУП). Делается это медным проводом сечением 6 кв.мм.
3. Третьим шагом, согласно , будет соединение всех металлических конструкций ванной комнаты:
   • отопление;
   • холодный водопровод;
   • горячий водопровод;
   • ванна или душевая кабина.
4. Защитные проводники уравнивания потенциалов от заземленных конструкций прокладываем и подключаем к шине PE в коробке уравнивания потенциалов (КУП). Крепление защитных проводников уравнивания потенциалов к трубам можно производить с помощью металлических хомутов.
5. Также дополнительному заземлению подлежат все розетки, установленные в ванной комнате.

Контроль качества

Сечение защитных проводников уравнивания потенциалов выполняются медным проводом сечением 2,5 — 6 кв. мм.

После проведения электромонтажа системы уравнивания потенциала необходимо пригласить специалистов электролаборатории для проведения следующих электрических измерений:

• измерение сопротивления заземления;
• проверка наличия цепи между заземляемыми конструкциями и заземляющей шиной PE в коробке (КУП).

Это была вводная информация о системе уравнивания потенциалов. Если у вас возникли уточняющие вопросы, задавайте их в комментариях.

1. Запрещается подключать элементы ДСУП шлейфом.
2. Категорически запрещено создавать дополнительную СУП, если в квартире нет заземляющего контура (заземление выполнено по системе ).
3. ДСУП должна быть неразрывной на всей протяженности от клеммной коробки в ванной до квартирного щитка. Включение в цепь любой коммутационной аппаратуры запрещено.

Вот мы и рассмотрели, из чего состоит основная и дополнительная система уравнивания потенциалов. Если у Вас в квартире нет местного защитного контура, далее мы расскажем, как сделать ДСУП своими руками.

Выполняем монтаж

Монтаж дополнительной СУП (ее еще называют местной) выполнить несложно. Желательно проделывать такую работу на этапе капитального ремонта, т.к. провод от коробки (КУП) до щитка нужно вести в стяжке пола. Итак, для начала Вы должны подготовить следующие материалы:

1. Клеммная коробка со специальной медной шиной – ШДУП, как на фото ниже.
2. Одножильный провод из меди, сечением 2,5; 4 и 6 мм 2 . Рекомендуется использовать и .
3. Крепежные системы – хомуты, болты, контактные лепестки. Нужны для подключения проводников системы уравнивания потенциалов к трубам и металлическим корпусам.

Подготовив такой небольшой комплект ДСУП можно переходить к монтажу. Первым делом рекомендуется составить схему уравнивания потенциалов, по которой Вы будете выполнять соединение всех элементов. Также на схеме можно зарисовать, в каких местах будет проходить провод от клеммной коробки до заземляющей шины в щитке. Примеры проектов для квартиры Вы можете увидеть на планах ниже:

После этого Вы должны подготовить коммуникации к подключению – зачистить небольшую область под хомут на трубах до металлического блеска. Это нужно для того, чтобы контакт был надежным, и система уравнивания потенциалов сработала в опасной ситуации.

Далее нужно подключить каждый элемент отдельным проводом. Если на участках отсутствует вероятность механического повреждения провода, можете для уравнивания использовать проводник сечением 2,5 мм 2 . Когда вероятность повреждения есть, хоть и незначительная, лучше перестраховаться и использовать провод сечением 4 квадрата. Все провода заводятся в КУП и надежно закрепляются на шине. Кстати, клеммную коробку для установки в ванной комнате рекомендуется выбирать со 54 или выше. От шины выводится провод сечением 6 мм 2 , который нужно проложить к квартирному щитку. Тут также есть свое определенное требование – этот проводник не должен пересекать другие кабельные линии, к примеру, если Вы решили .

В завершение провод подключается к шине заземления в щитке, на чем монтаж дополнительной системы уравнивания потенциалов завершается. Рекомендуем перестраховаться и вызвать электрика, чтобы он проверил работоспособность системы тестером и визуальным осмотром!

Защитные меры в электроустановках. Меры защиты при косвенном прикосновении. Уравнивание потенциалов

Уравнивание потенциалов

Электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности называется защитным уравниванием потенциалов.

Защитное уравнивание потенциалов применяется в электроустановках до 1 кВ.

Согласно ПУЭ, основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна предусматривать соединение между собой следующих проводящих частей:

1. нулевого защитного (РЕ) или совмещенного нулевого защитного и нулевого рабочего проводника (РЕN), в системе TN.
2. заземляющего проводника, присоединенного к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и ТТ;
3. металлические трубы коммуникаций входящих в здание (горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п.);
4. металлические части каркаса здания, систем вентиляции;
5. заземляющее устройство молниезащиты;
6. заземляющий проводник рабочего заземления;
7. металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Все указанные части должны присоединяться к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов.

Дополнительно необходимо соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и 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.

Выравнивание потенциалов

Выравнивание потенциала - это метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.

Выравнивание потенциала осуществляется электрическим соединением металлических конструкций, находящихся вблизи электроустановки, с ее корпусом (уравнивание потенциалов), а также формированием зоны растекания путем использования специальных заземляющих устройств.

Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению в электроустановках напряжением выше 1 кВ, должно иметь в любое время года сопротивление не менее 0,5 Ом.

Электроустановки напряжением выше 1 кВ с глухозаземленной нейтралью относятся к электроустановкам с большими токами замыкания на землю. К ним также относятся электроустановки 110 кВ и выше, в которых нейтрали отдельных трансформаторов изолированы или заземлены через резисторы или реакторы. Снижением величины сопротивления заземляющего устройства обеспечить безопасность персонала обслуживающего эти электроустановки, как правило, не представляется возможным из-за больших величин напряжения прикосновения и напряжения шага, получаемых при замыканиях на землю (на корпуса и металлоконструкции электроустановок). Поэтому заземление в данных электроустановках применяется с выравниванием потенциалов.

Выравнивание потенциалов осуществляется сооружением на территории электроустановки контурного заземляющего устройства. Это устройство представляет собой систему электродов длиной 2,5-5 м забитых в землю и соединенных между собой стальными полосами. Вся эта система сооружается в траншеях глубиной 0.6 - 0.7 м и представляет собой металлическую сетку, расположенную в земле на территории размещения электрооборудования (Э), подлежащего заземлению (рис. 4.15, а и б).

Рис.4.15 Распределение потенциала в зоне растекания тока (в) при использовании заземления с выравниванием потенциалов (а) и (б).

При замыкании на заземленный корпус, стекающий в землю ток образует зону растекания. Распределение потенциалов в зоне растекания определяется конструкцией заземляющего устройства. Для контурного заземляющего устройства потенциалы отдельных электродов суммируются, и в результате потенциал грунта на территории электроустановки выравнивается и принимает значение близкое к потенциалу заземлителя. Ток, проходящий через тело человека, прикоснувшегося к заземленному электрооборудованию, будет определяться выражением (2.10):

и будет зависеть от коэффициента a.

Изменением коэффициента a можно обеспечить снижение тока в цепи человека до безопасной величины. Напряжение шага также уменьшится при использовании контурного заземляющего устройства. Пример формирования зоны растекания контурного устройства показан на рис. 4.15, в.

Размещение заземляющей сетки определяется требованиями ограничения напряжения прикосновения до нормальных значений и удобства присоединения заземляемого оборудования. Расстояние между продольными и поперечными горизонтальными заземлителями не должно превышать 30 м, а глубина их заложения в грунт должна быть не менее 0,3 м. Для снижения напряжения прикосновения на ОРУ выполняется также подсыпка щебня слоем толщиной 0,1 - 0,2 м.

Двойная или усиленная изоляция

В ПУЭ даются следующие определения изоляции:

1. основная изоляция - изоляция токоведущих частей, обеспечивающая в том числе защиту от прямого прикосновения;
2. дополнительная изоляция - независимая изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении;
3. двойная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляции;
4. усиленная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.

Защита при помощи двойной и усиленной изоляции может быть обеспечена применением электрооборудования (инструмента) класса II или заключением электрооборудования, имеющего только основную изоляцию токоведущих частей в изолированную оболочку.

Проводящие части оборудования с двойной изоляцией не должны присоединяться к защитному проводнику и к системе уравнивания потенциалов.

Сверхнизкое (малое) напряжение

Применяется в электроустановках напряжением до 1 кВ в качестве защиты от поражения электрическим током при прямом и (или) косвенном прикосновениях, в сочетании с защитным электрическим разделением цепей, или в сочетании с автоматическим отключением питания.

Защитное электрическое разделение цепей

Применяется в электроустановках до 1 кВ, как правило, для одной цепи.

Наибольшее рабочее напряжение отделяемой цепи не должно превышать 500В.

Питание отделяемой цепи должно выполняться от разделительного трансформатора, или безопасного разделительного трансформатора, или от другого источника, обеспечивающего равноценную степень безопасности.

Токоведущие части цепи, питающейся от разделительного трансформатора, не должны иметь соединений с заземленными частями и защитными проводниками других цепей.

Если от разделительного трансформатора питается только один электроприемник, то его открытые проводящие части не должны подключаться ни к защитному проводнику, ни к открытым проводящим частям других цепей.

В исключительных случаях допускается питание нескольких электроприемников от одного разделительного трансформатора при одновременном выполнении следующих условий:

1. открытые проводящие части отделяемой цепи не должны иметь электрической связи с металлическим корпусом источника питания;
2. открытые проводящие части отделяемой цепи должны быть соединены между собой изолированными незаземленными проводниками местной системы уравнивания потенциалов, не имеющей соединений с защитными проводниками и открытыми проводящими частями других цепей;
3. все штепсельные розетки должны иметь защитный контакт, присоединенный к местной незаземленной системе уравнивания потенциалов;
4. все гибкие провода и кабели, за исключением питающих оборудование класса II, должны иметь защитный проводник для уравнивания потенциалов;
5. время отключения защиты при 2-х фазном замыкании на открытые проводящие части не должно превышать нормируемое табл. 4.1 время (для системы IT)

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны и площадки

В случаях, когда в электроустановках до 1 кВ требования к автоматическому отключению питания не могут быть выполнены, а применение других защитных мер невозможно или нецелесообразно применяют изолирующие помещения, зоны и площадки.

Сопротивление изоляции пола и стен таких помещений, зон и площадок в любой точке должно быть не менее:

50 кОм для установок до 500 В;

100 кОм для установок выше 500 В.

В изолирующих помещениях, зонах и площадках не должны предусматриваться защитные проводники, а также должны применяться меры против заноса потенциала на сторонние проводящие части помещения извне.

Пол и стены таких помещений не должны подвергаться воздействию влаги.

При выполнении мер защиты от прямого и косвенного прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ классы применяемого электрооборудования (электроинструмента) по способу защиты человека от поражения электрическим током следует принимать в соответствии с табл. 4.2.

Таблица 4.2. Применение электрооборудования (электроинструмента) в электроустановках напряжением до 1 кВ

Мы постоянно сталкиваемся в своем доме, в офисе и производственных помещениях с электроприборами, которые представляют собой проводники электрического тока. Это могут быть батареи центрального отопления, газовые плиты, ванны, трубы и т.п. Такие проводники имеет электрический потенциал различной величины с довольно высоким значением.

О разности потенциалов

Если величина потенциалов у токопроводящих предметов в помещении различается, то между ними возникает напряжение (разность потенциалов), что представляет большую опасность поражения током для человека. Особенно важно это учитывать при подключении приборов в помещениях с повышенной влажностью (санитарных комнатах, душевых).

Разность электрических потенциалов у бытовых приборов и труб в квартире может появиться в результате:

• утечки тока из-за повреждения изоляции проводов;
• неправильного подключения электрооборудования;
• неисправных электроприборов;
• проявления статического электричества;
• возникновения блуждающих токов системы заземления.

Чтобы не допустить ситуации возникновения разности потенциалов в помещении, осуществляется система уравнивания потенциалов (СУП) – параллельное соединение всех металлоконструкций, находящихся в доме. Основой СУП является объединение токопроводящих объектов в единый контур.

В здании предусматривается установка одновременно основного контура заземления и дополнительных систем уравнивания потенциалов в соответствии с требованиями современных правил и норм строительства. Основная система включает в себя металлические конструкции строения: арматуру, короба вентиляции, трубы, детали и элементы лифтов и молниезащиты.

Инженерные коммуникации имеют довольно значительную протяженность, что увеличивает сопротивление проводников. В этом случае электрический потенциал металлических труб на последних этажах высотного здания намного больше, чем у трубопровода на первых этажах.

Кроме того, в последнее время металлические трубы начинают заменять на пластиковые . Таким образом батареи и полотенцесушители, которые сделаны из металла, лишаются защиты, так как пластик не является проводником и не имеет связи с заземляющей шиной. Поэтому для решения подобных проблем и устанавливается дополнительная система уравнивания потенциалов (ДСУП).

Коробки уравнивания потенциалов

Коробка уравнивания потенциалов (КУП) – это один из элементов системы защиты людей от опасности поражения электричеством. Устройство применяется при организации ДСУП в помещении (офисе, квартире, доме и т.д.).

Существуют различные виды КУП в зависимости от конструкции здания:

• в полые стены;
• в сплошные стены;
• открытой установки.

Виды монтажа

Монтаж КУП для металлических труб

КУП представляет собой пластиковый корпус, где помещается внутренняя шина – важнейшая часть заземляющего устройства. Она соединяет проводники с металлическими трубами горячего и холодного водоснабжения, газоснабжения, канализации, отопления, а также электроприборами, находящихся в помещении. К коробке подключают заземляющие провода от розеток и включателей. От внутренней шины отводят проводник до квартирного щитка, через который происходит подключение к главной заземляющей шине, находящейся на вводе здания.

Монтаж КУП для пластиковых труб

При установке пластиковых труб в СУП подсоединяются металлические краны и смесители. Также металлопластиковые трубы могут иметь диэлектрические вставки, которые подключают к основному контору.

Система обеспечивает одинаковый потенциал всех металлических элементов в здании. В случае возникновения напряжения на каком-либо объекте, оно переместится через заземляющий проводник к общему контуру.

Распределительную коробку устанавливают таким образом, чтобы она не нарушала интерьер помещения. При установке систем необходимо придерживаться определенных правил:

СУП создают в процессе строительства дома. Если в старых постройках она отсутствует, то в целях электробезопасности проводится монтаж такого оборудования. Для того чтобы эффективно и безопасно провести монтаж КУП предварительно изучается система заземления здания.

В некоторых случаях проводить установку КУП запрещается . Так, если в подъезде схему заземления установили без заземляющего проводника, то уравнивание потенциалов делать нельзя. Поэтому подобную работу необходимо поручать только специалистам.