Что такое уравнивание потенциалов

Назначение

Сначала поговорим о том, для чего нужна СУП в квартире. Дело в том, что все металлические предметы являются проводниками тока, что известно еще со школьного курса физики. В квартирах такими объектами являются трубы холодного и горячего водоснабжения, полотенцесушитель, водосток, система отопления, корпуса электроприборов и даже вентиляционные короба. Как Вы понимаете, металлические трубы и остальные общедомовые коммуникации связаны между собой. Если образуется разность электрических потенциалов между двумя металлическими объектами, к примеру, душевой кабиной и батареей отопления, то одновременное касание человеком двух объектов может быть крайне опасным. Связано это с тем, что тело выступит перемычкой между коммуникациями, и ток будет протекать через человека от объекта с большим потенциалом к тому, что меньше.

Типичный случай такой опасности, это возникновение разных потенциалов на водопроводной и канализационной трубе. Если утечка тока возникнет на трубах водоснабжения, когда Вы будете купаться в ванной, вероятность удара током будет крайне высока. Причина этому – слив воды и одновременное касание крана. Вода в этом случае станет проводником от канализации к водопроводным трубам, а Вы – этой перемычкой. Наглядно увидеть опасную ситуацию Вы можете на картинке ниже:

Чтобы избежать такой проблемы, как раз и нужна система уравнивания потенциалов в квартире.

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.

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.

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.

Виды заземляющих устройств

Группировать заземляющие устройства можно следующим образом:

Естественные заземлители

К естественным заземляющим устройствам относятся все конструкции, постоянно находящиеся в земле:

• металлические конструкции здания и фундаменты;
• металлические оболочки кабелей;
• обсадные трубы артезианских скважин.

Категорически запрещено использовать в качестве заземлителей:

• газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями;
• алюминиевые оболочки подземных кабелей;
• трубы теплотрасс;
• трубы холодного и горячего водоснабжения.

К естественному заземлителю необходимо минимум 2 подключения в разных местах.

Искусственные заземлители

Искусственное заземление является специальным подсоединением к заземляющему устройству. К искусственным заземлителям относятся:

• стальные трубы определенных размеров;
• полосовая сталь толщиной от 4 мм;
• угловая сталь от 4 мм;
• прутковая сталь определенных размеров.

Пользуются популярностью глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами. Они существенно превосходят традиционные методы по долговечности и затратам на изготовление заземлителя.

Специфические проблемы существуют для грунта в условиях вечной мерзлоты. Здесь эффективным решением могут стать системы электролитического заземления:

Состояние обычного заземлителя через несколько лет эксплуатации в вечномерзлых грунтах.	Пример схемы электролитического заземлителя

Примечания:

• Достоинство контурного заземления состоит в выравнивании потенциалов в защищаемой зоне и уменьшении напряжения шага.
• Выносные заземлители позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.
• Более подробную информацию о заземлителях можно найти в ГОСТ Р 50571.5.54-2013 «…Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов».

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.

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 в ванной комнате

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.

Монтаж выравнивающей шины

Соединение с элементами, не имеющими специальных контактов для подключения, производится с помощью хомутов, зажимов

Шины ШДУП обычно размещаются в коробках, которые различаются по способу установки на элементах конструкции. Они могут размещаться в следующих местах:

• в полостях прилегающих стенных простенков;
• непосредственно в самих стенах.

Кроме того, они нередко выполняются в виде настенного крепления. Их установка и закрепление в элементах стенных конструкций предусматривается еще на этапе строительства. Конкретное место размещения коробки с шиной выбирается согласно заранее составленной схеме и с учетом того, чтобы к ним имелся свободный доступ. Это необходимо для контроля их состояния и обслуживания.

В уже построенном и эксплуатируемом строении устанавливаются коробки в открытом исполнении, доступные для проведения необходимых электромонтажных операций. Место их установки выбирается с тем расчетом, чтобы длина сборных проводников и заземляющей шины была минимальной. Это позволит сэкономить на расходных материалах.

Создание систем выравнивания потенциалов

Проект каждой системы индивидуален, и разрабатывается в соответствии с конфигурацией помещения. Существуют общие правила монтажа, которые необходимо выполнять:

• Шина выравнивания потенциалов и шина защитного заземления должны быть соединены, или объединены в один узел.
• Все объекты: электроустановки, поддоны, ванны, раковины, элементы инфраструктуры здания, подключаются к шине выравнивания потенциалов параллельно.

  Это означает, что каждый элемент имеет отдельный проводник, подключенный к общей шине. Не допускается последовательное соединение между объектами. Если первичный проводник будет оборван, все последующие объекты на линии окажутся отключенными от системы выравнивания потенциалов.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

• На всей протяженности токопроводящих линий, не должно быть коммутационных и размыкающих устройств: выключателей, реле, плавких предохранителей.
• Подключение должно быть надежным: не допускаются скрутки, приматывание изолентой. Применяется сварка, винтовые соединения, штатные контактные зажимы.

Какие объекты подключаются к системе выравнивания потенциалов

• Металлические корпуса всех электроустановок (если они не заземлены надлежащим образом). В список входят и токопроводящие корпуса светильников (торшеров).
• Разумеется, вся система защитного заземления. Собственно, от нее и начинается система выравнивания потенциалов.
• Металлические части каркаса здания, арматура фундамента, стен, перекрытий.
• Самостоятельно установленные металлические элементы инфраструктуры. Например, стальная сетка под стяжкой пола или металлический профиль под листами гипсокартона.
• Металлические трубы и кожухи системы вентиляции.
• Медные трубки системы подачи хладагента в кондиционерах (если они имеют большую протяженность).
• Металлические оболочки бронированных кабелей.
• Экранная оплетка информационных кабелей (телевидение, интернет).

На этом пункте остановимся подробнее. Кабель в металлической оплетке начинается от распределительного или усилительного устройства, которое расположено далеко за пределами вашего помещения. При этом у вас нет возможности контролировать правильность организации питания или заземления этих устройств. Может возникнуть ситуация, когда по экрану к вам в дом придет фаза.

Вы, ничего не подозревая, можете одновременно коснуться оплетки под напряжением, и заземленного металлического предмета (например, радиатора отопления). Последствия очевидны — поражение электротоком. При подключении экрана к системе выравнивания потенциалов, внешний пробой фазы на кабель, не страшен.

• Все металлические части системы водоснабжения и канализации: трубы, смесители, раковины из нержавейки, поддоны и металлические кабинки душевых, ванны.
• Компоненты систем водонагрева: бойлеры, внутренние трубы.
• Система отопления: трубы, радиаторы, полотенцесушители.
• Система газоснабжения.
• Заземление молниезащиты (если у вас частное жилище, в многоквартирных домах «опция» недоступна). При этом молниеотвод подключается к общей системе, и собственному заземлителю одновременно.
• Металлопластиковые рамы окон (если токопроводящие элементы не покрыты пластиком).
• Стальные двери и дверные коробки.

На схеме это выглядит так:

1. Шина выравнивания потенциалов.
2. Грозоразрядник от щита питания. Соединен с фазой. В нормальном состоянии, контакта между фазным и заземляющим проводником нет — в разряднике достаточный зазор. При ударе молнии в силовой кабель, возникает дуговой ток на «землю», и разница потенциалов в несколько тысяч вольт не возникнет.
3. Ограничитель перенапряжения в линии данных.
4. Кронштейны крепления заземляющих проводников к металлическим трубам.
5. Фундаментный заземлитель с шиной, входящий в общую систему выравнивания потенциалов.

1.7.76

Требования защиты при косвенном прикосновении
распространяются на:

1) корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов,
светильников и т.п.;

2) приводы электрических аппаратов;

3) каркасы распределительных щитов, щитов управления,
щитков и шкафов, а также съемных или открывающихся частей, если на последних
установлено электрооборудование напряжением выше 50 В переменного или 120 В
постоянного тока (в случаях, предусмотренных соответствующими главами ПУЭ —
выше 25 В переменного или 60 В постоянного тока);

4) металлические конструкции распределительных устройств,
кабельные конструкции, кабельные муфты, оболочки и броню контрольных и силовых
кабелей, оболочки проводов, рукава и трубы электропроводки, оболочки и опорные
конструкции шинопроводов (токопроводов), лотки, короба, струны, тросы и полосы,
на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым
проложены кабели с зануленной или заземленной металлической оболочкой или броней),
а также другие металлические конструкции, на которых устанавливается
электрооборудование;

5) металлические оболочки и броню контрольных и силовых
кабелей и проводов на напряжения, не превышающие указанные в 1.7.53,
проложенные на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах,
коробах, лотках и т.п., с кабелями и проводами на более высокие напряжения;

6) металлические корпуса передвижных и переносных
электроприемников;

7) электрооборудование, установленное на движущихся частях
станков, машин и механизмов.

При применении в качестве защитной меры автоматического
отключения питания указанные открытые проводящие части должны быть присоединены
к глухозаземленной нейтрали источника питания в системе  и заземлены в системах  и .

Устройство заземления частного дома

Некоторые старые линии электропередачи вообще не имеют защитного заземления. Все они должны меняться, но когда это произойдет — вопрос открытый. Если у вас именно такой случай, необходимо сделать отдельный контур. Варианта два — сделать заземление в частном доме или на даче самостоятельно, своими руками или доверить исполнение кампании. Услуги кампаний дороги, но имеется важный плюс: если в процессе эксплуатации возникнут проблемы, вызванные неправильным функционированием системы заземления, возмещает ущерб кампания, которая производила монтаж (должно быть прописано в договоре, внимательно читайте). В случае самостоятельного исполнения все на вас.

Устройство заземления в частном доме

Состоит система заземления частного дома из:

• заземлителей-штырей,
• металлических полос, их объединяющих в одну систему;
• линии от контура заземления до электрощитка.

Из чего делать заземлители

В качестве штырей можно использовать металлический прут диаметром 16 мм и больше. Причем брать арматуру нельзя: поверхность у нее каленая, что меняет распределение тока. Также каленый слой в земле быстрее разрушается. Второй вариант — металлический уголок с полочками 50 мм. Эти материалы хороши тем, что в мягкий грунт их можно забить кувалдой. Чтобы это было легче делать, один конец заостряют, на второй приваривают площадку, по которой проще бить.

В качестве стержней можно использовать трубы, уголок, металлический стержень

Иногда используют металлические трубы, один край которых сплющен (заварен) в конус. В нижней их части (около полуметра от края) сверлятся отверстия. При пересыхании грунтов распределение тока утечки значительно ухудшается, а в такие стержни можно заливать соляной раствор, восстанавливая работу заземления. Минус этого способа — приходится под каждый стержень копать/бурить скважины — забить их кувалдой на нужную глубину не получится.

Глубина забивания штырей

Штыри-заземлители должны уходить в грунт ниже глубины промерзания как минимум на 60-100 см. В регионах с засушливым летом желательно чтобы штыри находились хотя бы частично во влажном грунте. Потому используются в основном уголки или прут длиной 2-3 м. Такие размеры обеспечивают достаточную площадь соприкосновения с грунтом, создающую нормальные условия для рассеивания токов утечки.

Чего делать нельзя

Работа защитного заземления состоит в том, чтобы рассеивать по большой площади токи утечки. Происходит это за счет плотного контакта металлических заземлителей — штырей и полос — с грунтом. Поэтому элементы заземления никогда не красят. Это очень сильно снижает токопроводимость между металлом и землей, защита становится неэффективной. Предотвратить коррозию в местах сварки можно антикоррозионными составами но не краской.

Второй важный момент: заземление должно иметь маленькое сопротивление, а для этого очень важен хороший контакт. Он обеспечивается сваркой. Все соединения провариваются, причем качество шва должно быть высоким, без трещин, каверн и других дефектов

Еще раз обращаем внимание: заземление в частном доме нельзя делать на резьбовых соединениях. Со временем металл окисляется, разрушается, сопротивление многократно возрастает, защита ухудшается или вообще не работает

Использовать только сварные соединения

Очень неразумно использовать в качестве заземлителя трубопроводы или других металлические конструкции, находящиеся в земле. Какое-то время такое заземление в частном доме работает. Но со временем стыки труб из-за электрохимической коррозии, активизированной токами утечки, окисляются и разрушаются, заземление оказывается нерабочим, как и трубопровод. Потому такие виды заземлителей лучше не использовать.

Дополнительная система уравнивания потенциалов (ДСУП)

Дополнительная система уравнивания потенциалов необходима для обеспечения дополнительной электробезопасности в помещениях с повышенной опасностью, например, ванная комната или душевое помещение.

П. 7.1.88. ПУЭ устанавливает, что к дополнительной системе уравнивания потенциалов должны быть подключены все доступные прикосновению:

1. открытые проводящие части стационарных электроустановок,
2. сторонние проводящие части (т.е. не являющиеся частью электроустановки) и
3. нулевые защитные проводники всего электрооборудования (в том числе штепсельных розеток).

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 (т.е. с проводниками РЕ, не путать с рабочим нулём!), 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 УЗО на ток до 30 мА.

Не допускается использовать для саун, ванных и душевых помещений системы местного уравнивания потенциалов.

• открытые проводящие части стационарного электрооборудования;
• сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания;
• нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и TT, включая защитные проводники штепсельных розеток.

Указанная система состоит из следующих элементов:

1. коробки уравнивания потенциалов (КУП);
2. проводников уравнивания потенциалов.

Коробка уравнивания потенциалов содержит шину РЕ, которая медным проводом сечением 6 кв.мм соединяется с шиной PE вводного электрического щитка (квартиры, дома). После этого путем присоединения к КУП производится заземление всех металлических конструкций ванной комнаты:

• отопления;
• холодного и горячего водопровода;
• ванной (или душевой кабины).

Таким образом, защитные проводники уравнивания потенциалов от заземленных конструкций прокладываются медным проводом сечением 2,5-6 кв.мм и подключаются к шине PE в коробке уравнивания потенциалов. Крепление защитных проводников уравнивания потенциалов к трубам можно производить с помощью металлических хомутов.

Также дополнительному заземлению подлежат все розетки, установленные в ванной комнате.

Вопрос обеспечения электробезопасности и выполнения системы дополнительного уравнивания потенциалов в ванных комнатах, душевых и сантехкабинах подробно рассматривается в № 23/2009, одобреном заместителем руководителя Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору Фадеевым Н.А. (письмо от 08.07.2009 № НФ — 45/2007) и утвержденном президентом Ассоциации «Росэлектромонтаж» Хомицким Е.Ф.

Целью циркуляра является разъяснение по выполнению ряда положений глав 7.1 и 1.7 ПУЭ и конкретные рекомендации по выполнению отдельных элементов системы дополнительного уравнивания потенциалов в ванных комнатах, душевых и сантехкабинах и приведение их в соответствие с новыми международными требованиями, регламентированных стандартом МЭК 60364-5-54.

Требования к проводникам систем уравнивания потенциалов указаны в главах 7.1 и 1.7 «Правил устройств электроустановок» (ПУЭ) седьмого издания.

Однако в настоящее время при строительстве зданий получили широкое распространение пластмассовые трубы в системах водоснабжения, в связи с чем возникли дополнительные вопросы по обеспечению электробезопасности в установках, связанные с вероятностью поражения электротоком от струи воды, водопроводных кранов, смесителей, полотенцесушителей и других металлических элементов водопроводной арматуры.

Примечание

Водопроводная вода нормального качества по значению объемного электрического сопротивления (проводимости) относится к полупроводящим веществам и, с точки зрения возможности поражения электрическим током, не рассматривается как сторонняя проводящая часть.

Уравнивание и выравнивание потенциалов

Определение уравнивания можно сформулировать как соединение металлических проводящих плоскостей электрооборудования (корпусов), а также проводящих других частей трубопроводов или металлоконструкций с целью достижения равенства потенциалов между ними для обеспечения безопасности в случае, например, повреждения изоляции. Выполняется уравнивание в электрических установках до 1 кВ.

Выравнивание потенциалов осуществляется способом снижения напряжения при касании и шага между двумя звеньями электроцепи, к которым одновременно может прикоснуться или где одновременно стоит человек.

Выполняется выравнивание при помощи соединения устройств из металла, которые находятся рядом с электроустановкой, её корпусом (уравнивание потенциалов), а также подготовки места растекания, с использованием заземляющего устройства. Заземляющая конструкция, которая изготавливается с учётом напряжения более 1 кВ, должна иметь сопротивление не ниже 0,5 Ом.

Электроустановки, имеющие напряжение больше чем 1 кВ и глухозаземлённую нейтраль, считаются устройствами с высокими показателями токов замыкания на землю. Сюда же относятся установки в 110 кВ и больше, в которых нейтрали находятся в изолированном или заземлённом состоянии посредством резисторов.

При помощи сокращения сопротивления заземляющей конструкции обеспечить безопасность работников на этих электрических установках невозможно из-за высоких показателей напряжения прикосновения и шага, возникших при замыканиях на землю (на корпуса и металлоконструкции электрических установок). Поэтому при выполнении заземления в этих устройствах необходимо применение выравнивания потенциалов.

Основная система (ОСУП)

Состоит из:

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

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.

Далее от главной заземляющей шины отходят PE-проводники групповых линий электропроводки, а также PE-проводники уравнивания потенциалов проводящих частей здания.

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.