Система уравнивания потенциалов

Система уравнивания потенциалов

Современные многоквартирные дома оборудованы различными инженерными системами и многочисленными бытовыми приборами, металлические элементы которых служат проводниками электрического тока и обладают своим потенциалом. При нормальной эксплуатации потенциал близок к нулю и не отличается от потенциала поверхности и других окружающих предметов. При аварии, например повреждении изоляции или заносе потенциала по трубам, потенциал проводящих частей может повышаться до нескольких сотен вольт. При одновременном прикосновении человека к двум предметам с разными потенциалами, возникает опасность поражения его электрическим током. Причиной возникновения напряжения на металлических токопроводящих частях может быть не только поврежденная изоляция, но и статическое электричество, а так же блуждающие токи систем заземления. В случае протекания через заземляющее устройство электрического тока, оно так же оказывается под напряжением и не гарантирует достаточный уровень безопасности.
Надёжную защиту обеспечивает система уравнивания потенциалов (СУП), организованная по принципу электрического соединения всех доступных для прикосновения токопроводящих частей здания с нулевым защитным проводником РЕ. В данном случае, потенциально опасные металлические элементы будут иметь одинаковый потенциал, что снижает вероятность удара током, при одновременном прикосновении к ним.

Нормирование системы уравнивания потенциалов

Согласно п. 1.7.32 ПУЭ, под защитным уравниванием потенциалов понимают электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.
Систему уравнивания потенциалов (СУП) используют для устранения разности напряжений всех проводящих элементов и конструкций здания, а так же относящихся к нему инженерных сетей и коммуникаций между собой и заземляющим устройством, путем их объединения в единый контур с использованием защитных проводников.
Защитные проводники могут находиться в составе линий электроснабжения здания или прокладываться отдельно. Подключение каждого токопроводящего элемента необходимо выполнять отдельным проводом, с помощью болтовых соединений, зажимов или сварки, с обязательным соблюдением условий доступности для осмотра и проведения испытаний, а так же защиты от механических повреждений и коррозии. Соединения не должны выполняться пайкой.
В составе СУП отдельного здания различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов. Правила по их выполнению определены в следующих нормативных документах:

1. Стандарт МЭК 364-4-41; ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения;
2. ГОСТ Р. 50571.1-93 Электроустановки зданий. Основные положения;
3. ГОСТ Р. 50571.2-94 Электроустановки зданий. Основные характеристики;
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ 7-го издания).

Основная система уравнивания потенциалов

Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП) объединяет все крупные токопроводящие части здания, в обычном состоянии не имеющие электрического потенциала, в единый контур с главной заземляющей шиной. Рассмотрим графический пример выполнения СУП в электроустановке жилого дома.

Система уравнивания потенциалов в жилом доме

Согласно приведенной схеме ОСУП состоит из следующих элементов:

• контура заземления (заземляющего устройства);
• лавной заземляющей шины (ГЗШ);
• нулевых защитных проводников;
• проводников уравнивания потенциалов.

Перечень проводящих частей в электроустановках до 1 кВ, подлежащих соединению в ОСУП, определен в п. 1.7.82 ПУЭ. Главную заземляющую шину можно установить внутри вводно-распределительного устройства или обособленно, при соблюдении следующих условий: расположение неподалеку от защищаемого объекта, обеспечение доступа для ее обслуживания и обязательной защиты от возможного прикосновения.
Внутри вводно-распределительного устройства в качестве ГЗШ используют шину нулевого защитного проводника РЕ, что обеспечивает не только подключение защитного нуля питающей входящей линии с нулевыми проводниками распределительной сети здания, но и выполняет функцию присоединения отдельных проводящих частей и заземляющих устройств. Отдельно расположенная шина соединяет только входящие в ОСУП токопроводящие конструкции и заземлители. Площадь сечения такой ГЗШ должна быть не менее площади сечения нулевого защитного проводника питающей входящей линии.
Главную заземляющую шину изготавливают из меди, возможно применение стали.
К ней подключают контур заземления и нулевые защитные проводники (PEN или PE в зависимости от выбранной системы заземления). Металлические части и конструкции здания, а так же относящиеся к нему коммуникации и систему вентиляции монтируют к ГЗШ по радиальной схеме, выполняя соединения каждого токопроводящего элемента отдельным проводником уравнивания потенциалов, с возможностью отключения любого из них.
Токопроводящие части коммуникаций, входящие в здание извне, необходимо присоединять к ГЗШ как можно ближе к точке их ввода. К соединительным проводникам ОСУП предъявляют повышенные требования, главным из которых является их непрерывность. Поэтому установка в цепях различных коммутационные аппаратов строго запрещена. Проводники имеют жёлто-зеленую окраску с обязательным наличием бирки с наименованием присоединяемого элемента. Закрепляют их на шине болтовыми соединениями, к проводящим конструкциям крепят так же при помощи сварки, для труб коммуникаций используют хомуты.
Сечение проводников уравнивания потенциалов должно быть не менее: 6 мм 2 — для медных, 16 мм 2 – для алюминиевых и 50 мм 2 – для стальных. см. п. 1.7.137 ПУЭ.

Дополнительная система уравнивания потенциалов

В зонах повышенной опасности поражения людей электрическим током, таких как, ванная, сауна, кухня или душевая, следует выполнять дополнительную систему уравнивания потенциалов (ДСУП), для обеспечения достаточного уровня электробезопасности в случае возникновения аварийной ситуации. Система дополнительного уравнивания потенциалов соединяет между собой все одновременно доступные для прикосновения открытые и сторонние проводящие части, нулевые и заземляющие защитные проводники всего оборудования (в зависимости от типа системы), включая защитные проводники штепсельных розеток. см. п. 1.7.83 ПУЭ. Схема соединений ДСУП изображена на рисунке ниже.

Система уравнивания потенциалов в ванной комнате

Как видно из схемы, все потенциально опасные проводящие конструкции подсоединяют к клеммной коробке (шине) в коробке уравнивания потенциалов, что позволяет организовать ДСУП, не протягивая защитные проводники от каждого элемента к распределительному щитку квартиры (дома).
Изготавливают шину ДСУП из меди сечением не менее 10 мм 2 , подключая к ней шесть разъемов и более.
КУП соединяют с шиной заземления вводного распределительного щитка с использованием медного защитного PE-проводника сечением 6 мм 2 , заземляя таким образом все металлические части помещения. Обязательному подключению к ДСУП подлежат и выходящие за пределы помещений сторонние проводящие элементы.
В домах нового жилого фонда проводники СУП прокладываются на этапе строительства, совместно с монтажом электропроводки. В случае их отсутствия, по каким либо причинам, проводники возможно уложить самостоятельно, прорезав для этого в стяжке пола узкие канавки. Перед началом работ необходимо убедится, что в полу нет других коммуникаций. Проводники соединяют с заземляемыми объектами болтовыми соединениями, хомутами или привариванием контактных лепестков, что обеспечивает наличие прочной металлической связи между ними.
ДСУП выполняют с использованием специально предусмотренных проводников или применяют открытые и сторонние токопроводящие элементы, соответствующие требованиям п. 1.7.122 ПУЭ к защитным проводникам. см п. 1.7.83 ПУЭ. При условии отсутствия механического воздействия, требуемое сечение для проводников составляет 2,5 мм 2 и более. При возможном механическом воздействии используют проводники сечением 4 мм 2 и более. Соединение двух открытых проводящих элементов выполняют проводником сечением не менее сечения меньшего из подключенных к ним защитных проводников. Сечение проводников ДСУП, соединяющих открытую и стороннюю проводящие части, должно быть не меньше половины сечения защитного проводника, подключенного к открытой проводящей части. см. п. 1.7.138 ПУЭ.

Ограничения при уравнивании потенциалов

Монтаж СУП выполняют еще на этапе строительства здания. Однако существует ограничение по ее применению в уже имеющихся постройках. В домах с системой заземления TN-C, с объединенным PEN-проводником, выполнять дополнительное уравнивание потенциалов категорически запрещено. В противном случае, при обрыве нулевого провода, возникает опасность поражения электрическим током остальных жильцов, не сделавших ДСУП. Как правило, это ограничение касается многоэтажных зданий старого жилого фонда.
Проблема решается при возможности перехода на систему заземления TN-C-S: для чего на ГЗШ в вводно-распределительном устройстве здания PEN-проводник разделяют на PE и N проводники, выполняют контур заземления и соединяют его с главной заземляющей шиной медным проводом. Существующая в настоящее время тенденция проводить коммуникации (водопровод и канализацию) пластиковыми трубами, не требует объединение их в систему уравнивания потенциалов. Замена в уже имеющейся ДСУП металлических труб на токонепроводящие пластиковые, приводит к нарушению электрической связи с заземляющей шиной всех остальных металлических элементов помещения (батарей, полотенцесушителей и пр.), делая их потенциально опасными для человека в случае одновременного прикосновения.

Заключение

Современные нормы и правила строительства уделяют особое внимание правильности монтажа системы уравнивания потенциалов. Её первым делом осматривают и проверяют на соответствие проектной документации при сдаче дома в эксплуатацию. Электробезопасность обеспечивают путём организации электрического соединения всех доступных для прикосновения проводящих частей здания с ГЗШ при помощи РЕ-проводников. ОСУП дополняется системой уравнивания потенциалов в зонах с повышенной опасностью поражения электрическим током.
Важно помнить, что выполнение ДСУП возможно только в домах с системами заземления с раздельной прокладкой PE и N проводников. К ним относится современная система заземления TN-S, а так же модернизированная система до схемы TN-C-S.
При монтаже СУП обязательно обеспечение прочной металлической связи между её элементами, подключенными по радиальной схеме с соблюдением требуемого сечения защитных проводников.

Коробка уравнивания потенциалов (КУП): монтаж и особенности эксплуатации

Что такое потенциал и для чего его нужно выравнивать

Для того чтобы разобраться с системой уравнивания потенциалов давайте коротко вспомним, что такое электрический потенциал, а как следствие что такое электрический ток. Для примера возьмем любой электрический проводник. Например, электрический провод.

В «спокойном» состоянии любой проводник имеет равномерное распределение электронов, как положительных, так и отрицательных, по всей своей внутренней структуре.

Если подсоединить проводник к устройству, которое создает на одном своем полюсе недостаток электронов, а на другом полюсе их избыток, все электроны нашего проводника начнут направленное движение, чтобы выровнять этот недостаток и избыток. То есть прийти опять в «спокойный» режим. Такое направленное движение электронов и есть электрический ток, а создаваемый на полюсе проводника избыток или недостаток электронов называется отрицательным и положительным электрическим потенциалом

Разница электрических потенциалов на полюсах приводит к возникновению электрического тока. Если разница потенциалов не меняется и электроны двигаются в одном направлении, то ток называется постоянным. Если положительный и отрицательный потенциал часто меняются местами, то ток называется переменным. В наших электрических сетях потенциалы меняются с частотой 50 раз в секунду. Что и создает в наших электрических цепях переменный электрический ток с частотой 50 Герц.

Немного уроков физики

Как мы помним еще со школьной скамьи, а в частности из уроков физики, любой проводник имеет электрический потенциал, который сам по себе не представляет опасности. Угроза таится как раз в разности потенциалов между разными изделиями, как правило, из металла. С повышением этой разницы увеличивается и риск поражения электричеством.

Для понимания того, что именно представляет собой уравнивание потенциала, можно привести такой пример. Металлическая поверхность холодильника имеет свой потенциал, он безопасен. У водопроводной трубы, которая может находиться поблизости, тоже есть свое потенциальное значение. И тут главное — насколько потенциал холодильника превышает потенциал трубы. А как еще мы помним, разница потенциалов – это и есть напряжение. И случайное касание этих объектов может представлять серьезную опасность. Человеческое тело в этом случае выступает в роли перемычки на пути следования от большего потенциала к меньшему. Стоит заметить, что все трубы и общедомовые системы коммуникации имеют между собой тесную связь.

Кто-то может возразить, сказав, что величина этого напряжения не опасна для человека, так как к рассматриваемым объектам не подается фаза. В действительности бывают случаи, когда даже обычный вентиляционный короб может обзавестись опасным электрическим потенциалом. И тут мы плавно переходим к термину уравнивания потенциала, о чем речь далее.

Типичный пример использования

Чтобы лучше понять все описанные выше принципы, рассмотрим пример использования основной функции СУП и её компонентов. Представим следующую ситуацию. Соседи под вами или над вами приобрели стиральную машину. Проработав достаточно долгое время, она истратила свой эксплуатационный срок и сломалась. Все провода протерлись, и машинка начинает биться током. А поскольку она напрямую подключена к трубам канализации и имеет контакт с водой, то удары могут почувствовать по стояку соседи снизу или сверху. В итоге вы получите как минимум неприятные ощущения.

Вот как раз для их предотвращения и обеспечения электробезопасности в доме используется коробка уравнивания потенциалов. Она подключается к стоякам, шине в электрическом щите и каждой розетке в ванне или кухне (в санузле). В заключении стоит сказать, что система уравнивания потенциалов должна быть создана ещё при строительстве здания. Однако бывает так, что такая сеть напросто отсутствует в помещениях. В таком случае срочно необходимо исправить ситуации. Ведь это довольно серьезный момент. Система уравнивания потенциалов отвечает за электробезопасность помещения и ваше здоровье. Её монтаж должен осуществляться грамотно и профессионально

Коробка уравнивания разности потенциалов

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.

Все мы учили физику и помним, что потенциал сам по себе опасности абсолютно никакой не представляет. Опасаться надо разности потенциалов.

Обязательное условие для монтажа системы уравнивания потенциалов

Важно! Обязательно перед монтажом системы уравнивания потенциалов (СУП), нужно выяснить, по какой системе сделано ли в доме заземление. Если по системе TN-C, то делать систему уравнивания потенциалов нельзя! Это опасно для жизни всех ваших соседей, которые не сделали СУП.

Система заземления TN-Cпредполагает объединение нулевого рабочего проводника(N) и защитного проводника(PE) в одном проводе. Подробно о системах заземления читайте в статье: Системы питания, системы заземления

Искровые промежутки

Контрольные испытания должны осуществляться при получении доступа к искровым разъединительным пространствам. Благодаря правильной проектировке и установке механизма внутренней защиты от молний минимизируются повреждения, вызванные разностью потенциалов и импульсами перенапряжения.

Соединение через искровые промежуточные разделения осуществляется для следующих элементов:

• заземление измеряющих систем при условии отдельного проектирования;
• установки, защищенные от утечки тока и имеющие антикоррозионную катодную защиту;
• обратный провод тягового элемента постоянного тока, а также переменного при отсутствии возможности выполнения непосредственного объединения по сигнально-техническим доводам;
• вспомогательные заземляющие детали защитного отключения, которое срабатывает при опасном напряжении.

Принцип работы и монтаж КУП

Схема подключения
Чтобы предупредить образование разности потенциалов, в помещениях устанавливают коробку управления. Принцип работы устройства заключается в параллельном соединении всех конструкций, изготовленных из металла. Коробка КУП объединяет в единый контур все токопроводящие объекты.

Установить систему выравнивания потенциалов в домашних условиях не составляет особого труда. Она получила название – местная система. Монтировать такую конструкцию рекомендуется во время проведения ремонта в квартире, поскольку требуется от распределительного щитка до КУП вести провод под полами.

Для монтажа установки потребуются следующие инструменты и материалы:

• Крепежные соединения – фиксирующие лепестки, хомуты, болты. Их эксплуатируют для соединения проводов всего контура.
• Клеммная коробка с шиной, изготовленной из меди (ШДУП).
• Медные одножильные провода. Площадь сечения таких кабелей должна колебаться в пределах 2,5 – 6 мм.кв., марка – ПВ1.

Если весь необходимый инвентарь подготовлен, можно приступать к монтажу. Предварительно составляют схему соединений, чтобы правильно уравнять потенциалы. Также схематически изображаются места проведения кабелей от коробки до шины заземления в распределительном щите.

Следующий этап – подготовка к подключению самих коммуникаций. Зачищают места контакта до образования характерного металлического блеска. Это важно, поскольку обеспечивает надежное соединение. В нештатной, аварийной ситуации система выравнивания потенциалов не даст сбой.

Подводят кабели к каждой части цепи. Все проводники заводят в коробку и осуществляют надежное соединение с шиной.

Клеммная коробка, установленная в помещении с повышенной влажностью, должна иметь степень защиты корпуса не менее IP54.

Самый оптимальный вариант – устанавливать систему еще на этапе строительства здания, однако существуют ограничения по ее использованию:

• Запрещено монтировать в домах, где установлена система заземления типа TN-C с PEN проводником.
• Если дома установлены пластиковые трубы, изготовленные из полиэтилена, они разорвут цепь, что приведет к удару током.

Площадь сечения используемого проводника должна быть не менее рекомендованного значения.

Факторы, предопределяющие разницу

Все приборы, которые производят электроэнергию, имеют нулевое соединение с физическим грунтом. Это значит, что существует разница потенциалов между фазным проводом и «землёй», которая равна напряжению фазы. Явление разности потенциала может быть вызвано многими факторами:

• локальными авариями электрооборудования;
• статическим электричеством;
• естественным электрическим потенциалом;
• блуждающими токами;
• токами, связанными с электрохимической коррозией.

Локальные аварии электрического оборудования сопровождаются: обрывами электрических проводов, частичными пробоями изоляционных подземных кабелей, неисправностью электрооборудования, находящегося в квартире. Сантехническая арматура, которая подключена к полихлорвиниловым трубам, может иметь статический заряд из-за постоянного движение воды по ним. Акриловое покрытие ванн или других ёмкостей накапливает заряд электричества на их поверхностях.

Естественным электрическим потенциалом наделено всё, что находится на земле, а также в её атмосфере, так как земная оболочка имеет отрицательный потенциал, а свод неба — положительный. Чем выше находится физическое тело, тем больше значение его потенциала, например, на высоте 2 м показатель достигает 110 вольт.

Блуждающие токи проявляются на проложенных путях электротранспорта. Рельсы в этом случае выполняют роль заземляющих шин. Через них ток, приводящий в движение электродвигатели вагонов, проникает в землю. Люди, живущие возле трамвайных линий, могут чувствовать пощипывание в пальцах при умывании.

Если система состоит из труб, изготовленных из разных материалов, могут образоваться токи электрохимической коррозии. Они не опасны для человека, но разрушают водопровод и запорную арматуру. При подключении стального полотенцесушителя к линии труб, изготовленных из чёрного металла, со временем в их соединениях образуется течь из-за ослабления резьбы.

Выравнивание потенциалов в ванной комнате

Поскольку местом особой опасности является ванна комната, организацию схемы выравнивания следует начать с ней. Причины столь высокой электроопасности ванной кроются не только в повышенном уровне влажности, но и в большой концентрации металлических проводников, то есть труб. Установка схемы выполняется следующим образом:

1. Непосредственно в ванной или рядом с ней устанавливается пластиковая коробка с шиной.
2. От каждого металлического предмета (корпусов приборов, труб, светильника, коробки двери, если она из металла), а также от контакта заземления каждой установленной в ванной розетки и выключателя прокладывается отдельный проводник до смонтированной коробки.
3. Провода соединяются путём их надёжного зажимания болтами.
4. Прокладывается один проводник от шины до распределительного щитка и подключается к его заземлению.

Важно знать, что для эффективной работы схемы по выравниванию потенциалов не следует использовать последовательное соединение оборудования — от каждой металлической поверхности или прибора к коробке должен вести отдельный провод.

В редких случаях возможно последовательное подключение не более 2 устройств, но без разрыва проводника.

Особенности установки схемы в квартирах

Учитывая их высокую компактность и отсутствие лишнего пространства, установка коробки с шиной может быть выполнена в следующих местах:

• непосредственно в ванной, рядом со светильником;
• в санузле, её можно скрыть за обшивкой труб.

При монтаже системы выравнивания потенциалов в квартире, необходимо учитывать важную особенность. Ведь согласно современным требованиям, проходящий между этажами стояк с трубами оснащается заземляющей металлической полосой шириной 50 мм, либо оцинкованной проволокой сечением не менее 6 мм. Таким образом отдельно осуществляется заземление и выравнивание потенциалов, что существенно надёжнее и эффективнее.

Схему в этом случае необходимо организовывать следующим образом:

1. Устанавливается распределительная коробка с колодкой.
2. Затем от каждого прибора и металлического предмета к коробке прокладывается индивидуальный провод.
3. Отельный провод монтируется по стене и потолку от электрощита до шины.
4. Проводники тщательно прикручиваются к колодке болтами.
5. Затем при помощи медного провода сечением 6 мм шина подключается к заземляющей пластине или проводнику межэтажного стояка.

Для подключения светильников, розеток, выключателей и металлических предметов необходимо использовать медный провод с сечением 4 мм. Для соединения распределительного щитка — до 6 мм. Подключение труб отопления выполняется при помощи специальных хомутов. Рекомендуется использовать оцинкованные хомуты — они невосприимчивы к коррозии и отличаются длительным сроком эксплуатации.

Организовав систему выравнивания потенциалом, можно тем самым обеспечить свою безопасность, минимизировав риск поражения электрическим током.

Заземление

Работает заземляющее повторное устройство при помощи двух вертикальных электродов с длиной не менее 5 м, между собой они скреплены горизонтальным заземлителем. В роли последнего выступает стальная полоса, также она применяется для формирования проводника, соединяющего ГЗШ и дополнительный заземлитель. Полоса должна быть не меньше 4 мм толщиной с площадью поперечного сечения 75 мм2. Нормирование сопротивления повторного заземлителя отсутствует.

Сечение питающего кабеля оказывает влияние на подбор проводника выравнивания потенциала, он не должен быть меньше половины сечения кабеля. Наибольшее распространение приобрела проводка ПВ1 и стальная полоса, также используется одножильный кабель. Специальные сжимы зачастую применяются при ответвлении магистрали при помощи провода.

Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП)

Система дополнительного уравнивания потенциалов объединяет, одновременно доступные к прикосновению, открытые токопроводящие части, сторонние проводящие части, а также нулевые защитные проводники всего оборудования, включая штепсельные розетки.

Делается система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП) в зонах с опасной окружающей средой.

Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП) обязательна для ванных комнат. Если в системе нет оборудования с подключенными нулевыми защитными проводниками к системе уравнивания потенциалов, то дополнительную систему уравнивания потенциалов нужно подключить к проводнику PE зажима на вводе.

Важно! Система уравнивания потенциалов в ванной, а также саунах и банях является дополнительной системой (ДУП), именно дополняющей основную систему уравнивания потенциалов (СУП). Устраивать в этих помещениях местную систему уравнивания потенциалов, не связанную с общей системой уравнивания потенциалов Запрещено!

Организация дополнительной системы

Весь процесс можно условно разделить на два этапа подготовительный и, собственно, монтаж.

В первую очередь необходимо составить схему ДСУП, хотя бы приблизительную. Это позволит «не намудрить» с подключениями, например, забыть подсоединить к клеммной колодке какой-либо элемент или подвести к нему несколько проводов РЕ. Пример правильно выполненного эскиза показан на рисунке 5.

Рис 5. Схема организации дополнительной системы уравнивания потенциалов

На эскизе показаны элементы, которые следует в обязательном порядке подключить к КУП, перечислим их:

• 1 и 2 – трубы подачи холодной и горячей воды.
• 3 – труба канализационной системы.
• 4 – корпус ванны (если она металлическая, как вы понимаете, акриловую ванну заземлять не имеет смысла).
• 5 – радиатор отопления (если таковой имеется в ванной комнате).
• 6 – экран системы «теплый пол».
• 7 – дверной короб (если он из металла).
• 8 – вентиляционная решетка (при условии, что в системе вентиляции используются металлические трубы).

При правильно организованной электропроводке подводить отдельно провода к электроприборам не имеет смысла, поскольку эту функцию выполняет жила заземления.

Пластиковые трубы

Сегодня имеет достаточное распространение проведение коммуникаций с использованием пластмассовых труб, для которого не нужно объединение с системой уравнивания. При этом, если в существующей ДСУП заменить трубы из металла на пластиковые, отличающиеся токопроводящими свойствами, возникнет нарушение связи между металлическими частями в помещении (полотенцесушитель, батареи) и заземляющей шиной, из-за чего они становятся опасными при одновременном касании.

При создании коммуникаций с помощью труб из пластика объединение с системой уравнивания осуществляется с применением металлических гребенок, кранов и обратных клапанов для закрепления проводников. При наличии диэлектрических вставок в металлических трубах они добавляются к главной системе после вставок внутри строения.

Конструкция шины

Для защиты от воздействия потенциалов, правилами ПУЭ предусмотрены стандарты монтажа 2-х систем — общедомовой и местной. Первая содержит связанные между собою контуры заземление, основная защитная шина, стальные сооружения квартиры и молниезащитные сооружения. При безошибочном проведении обвязки компонентов, угроза от разности потенциалов не наступит.

Шина выравнивания

Однако в сегодня многие собственники квартир, оборудуют собственные жилища пластмассовыми трубопроводами, которые сейчас пришли на смену стальным. В приведенном варианте, основной заземляющий контур нарушается. По этой причине, из-за абсолютной токовой непроходимости тока пластмассой, сможет проявиться разница потенциалов между разными контурами.

Вам это будет интересно Особенности кабеля Frls

К небезопасным режимам при происхождении разницы потенциалов, можно отнести то, что эта разница значительно растет пропорционально длине участка.

Для корректировки проблемы выполняют установку вспомогательного парка оснащения защиты от потенциалов. В представленную систему включаются коробка уравнивания (КУП), в ней размещена шина (ШДУП).

Обратите внимание! Тип комплекса уравнивания выбирают, отталкиваясь от определенного вида строения. К вышеуказанной коробке присоединяются разные стальные компоненты конструкций, к которым причисляют все внутридомовые инженерные сети. Основное различие дополнительной системы в том, что она обеспечивает защиту в отдельно взятом помещении.

Молниезащитная функция

Уравнивание потенциалов в специальных конструкциях, предназначенных для защиты сооружений от удара молний, относится к серьезным мероприятиям, снижающим угрозу возникновения пожара на этих объектах. В таких системах опасная разность потенциалов, образовавшаяся из-за скопления зарядов атмосферного электричества, может достигать огромных величин – до 15 кВ.

Их обустройство аналогично уже рассмотренным случаям, за исключением того, что здесь делается дополнительный отвод, идущий к заземляющей шине или спуску молниеотвода. Сечения соединительных проводников выбираются из того же расчета, что и для общего случая устройства ОСУП. Согласно требованиям ПУЭ, ни одна новая электрическая сеть, обязательно оборудуемая молниезащитой, не будет принята в эксплуатацию, если в ней не предусмотрено искусственное выравнивание потенциалов.

Заземление. Что это такое и как его сделать (часть 1)

В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.

Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией — ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.

Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками — лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.

Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.

Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.

1 часть. Заземление

В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.

А. Термины и определения
Б. Назначение (виды) заземления

Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Б2. Защитное заземление

Б2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
Б2.3. Заземление в составе электросети

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

В2. Существующие нормы сопротивления заземления
В3. Расчёт сопротивления заземления

А. Термины и определения

Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе — начну с этого пункта.
Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28).

Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток. Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).

Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

На рисунке оно показано толстыми красными линиями:

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).

Проводящая часть — это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.

На рисунке он показан толстыми красными линиями:

Сопротивление заземления — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).

Сопротивление заземления — основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).

Заземляющий электрод (электрод заземлителя) — проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)

Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

На рисунке они показаны толстыми красными линиями:

Далее определения, не встречающиеся или не описанные достаточно точно в стандартах и нормах, поэтому имеющие только мое описание.

Контур заземления — “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.

На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
а контур заземления — толстыми красными линиями:

Удельное электрическое сопротивление грунта — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» грунта как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземляющего электрода.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Б. Назначение (виды) заземления

Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.

Б1. Рабочее (функциональное) заземление

Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Б2. Защитное заземление

Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).

Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

• в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
• в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
• в составе электросети объекта

Б2.1. Заземление в составе молниезащиты

Молния — это разряд или другими словами «пробой», возникающий ОТ облака К земле, при накоплении в облаке заряда критической величины (относительно земли). Примерами этого явления в меньших масштабах является “пробой” (wiki) в конденсаторе и газовый разряд (wiki) в лампе.

Воздух — это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы — таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.

Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).

Для того, чтобы сделать молниезащиту «привлекательной» для молнии, а также для исключения распространения молниевых токов от деталей молниезащиты (приёмник и отводы) внутрь объекта, её соединение с грунтом производится через заземлитель, имеющий низкое сопротивление заземления.

Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.

Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)

УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.

Ярким примером этого явления является накопление заряда на медном кабеле домовой сети или на “пробросе” между зданиями во время грозы. В какой-то момент приборы, подключенные к этому кабелю (сетевая карта компьютера или порт коммутатора), не выдерживают «размера» накопившегося заряда и происходит электрический пробой внутри этого прибора, разрушающий его (упрощенно).
Для “стравливания” накопившегося заряда параллельно “нагрузке” на линию перед оборудованием ставит УЗИП.

Классический УЗИП представляет собой газовый разрядник (wiki), рассчитанный на определенный «порог» заряда, который меньше “запаса прочности” защищаемого оборудования. Один из электродов этого разрядника заземляется, а другой — подключается к одному из проводов линии/ кабеля.

При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).

Как и в молниезащите — заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.

Б2.3. Заземление в составе электросети

Третий пример защитной роли заземления — это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.

Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь, через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов — прежде всего нервной системы и сердца.

Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства, за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.

Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

Для корректного выполнения заземлением своих функций оно должно иметь определенные параметры/ характеристики. Одним из главных свойств, определяющих качество заземления, является сопротивление растеканию тока (сопротивление заземления), определяющее способность заземлителя (заземляющих электродов) передавать токи, поступающие на него от оборудования в грунт.
Это сопротивление имеет конечные значения и в идеальном случае представляет собой нулевую величину, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» токов (это гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение грунтом).

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

• площадь ( S ) электрического контакта заземлителя с грунтом
• электрическое сопротивление ( R ) самого грунта, в котором находятся электроды

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.

Чем больше будет площадь соприкосновения заземлителя с грунтом, тем больше площадь для перехода тока от этого заземлителя в грунт (тем более благоприятные условия создаются для перехода тока в грунт). Это можно сравнить с поведением автомобильного колеса на повороте. Узкая покрышка имеет небольшую площадь контакта с асфальтом и легко может начать скользить по нему, “отправив” автомобиль в занос. Широкая покрышка, да еще и немного спущенная, имеет много бОльшую площадь контакта с асфальтом, обеспечивая надежное сцепление с ним и, следовательно, надежный контроль за движением.(Пример оказался неграмотным. Спасибо SVlad — комментарий: habrahabr.ru/post/144464/#comment_4854521)

Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

Напомню: это величина, определяющая — как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.

Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока — морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.

(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов, используемых в расчётах заземляющих устройств).

Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.

В2. Существующие нормы сопротивления заземления

Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.

• для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
• при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
• для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
• у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
• у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п.
• для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
  • при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
  • при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)

  В3. Расчёт сопротивления заземления

  Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.

  Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.

  

  Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
  Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

  Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта — на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади — образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
  Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

  В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже — значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

  Строительство заземлителей

  При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов — у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.

  В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.

  Источник https://zandz.com/ru/biblioteka/sistema_uravnivaniya_potencialov/

  Источник https://profservice24.ru/domashnyaya-elektrika/shina-dopolnitelnogo-uravnivaniya-potencialov.html

  Источник https://habr.com/ru/post/144464/

  Похожие записи:

  1. Технологические карты монтаж электропроводки
  2. Конструктор 6 в 1 на солнечной батарее «Инопланетянин-трансформер»
  3. Нормативных актов в сфере энергосбережения и энергоэффективности
  4. 1. Введение