Что такое уравнивание потенциалов

1.7.53

Защиту при косвенном прикосновении следует
выполнять во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В
переменного и 120 В постоянного тока.

В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в
наружных установках выполнение защиты при косвенном прикосновении может
потребоваться при более низких напряжениях, например, 25 В переменного и 60 В
постоянного тока или 12 В переменного и 30 В постоянного тока при наличии
требований соответствующих глав ПУЭ.

Защита от прямого прикосновения не требуется, если
электрооборудование находится в зоне системы уравнивания потенциалов, а
наибольшее рабочее напряжение не превышает 25 В переменного или 60 В
постоянного тока в помещениях без повышенной опасности и 6 В переменного или 15
В постоянного тока во всех случаях.

Примечание. Здесь и далее в главе напряжение переменного
тока означает среднеквадратичное значение напряжения переменного тока; напряжение
постоянного тока — напряжение постоянного или выпрямленного тока с содержанием
пульсаций не более 10% от среднеквадратичного значения.

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.

Сделав эскиз, необходимо определиться, где будет устанавливаться КУП, особых критериев к этому нет, главное, чтобы к ней непроблематично было добраться в любое время.

Определившись с местоположением коробки, следует продумать трасы для проводов, идущих к КУП. Напоминаем, что они должны быть уложены по радиальной схеме, то есть к каждому элементу идет отдельный провод.

Если при подключении проводников системы к коробке с клеммником проблем не будет, то с заземлением труб могут возникнуть некоторые сложности. Исправить ситуацию можно с помощью специальных хомутов зажимов, один из них продемонстрирован на рисунке 6.

Рис 6. Зажим для подключения защитного заземления к трубам

Место для крепления провода заземления к хомуту отмечено красным кругом.

После того, как ДСУП смонтирована, клеммник КУП подключается к РЕ квартирного щитка (см. рис. 7).

Рис 7. Подключение ДСУП к шине РЕ

На кухне ДСУП организуется подобным образом. То есть, производится подключение к КУП труб холодного и горячего водоснабжения, газовая труба, отопление, а также электрооборудование.

После установки системы и подключения ее клеммной колодке PE необходимо убедиться в наличии между нею, КУП и подключенными элементами единой цепи. Сделать это можно произведя соответствующие замеры.

В остальных комнатах организация дополнительной системы не имеет смысла.

Нормативные документы, регламентирующие устройство СУП и ДУП

Любое помещение, офис, больница, производство или жилое здание, должны быть спроектированы на основе следующих стандартов, норм и правил:

• ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения;
• ГОСТ Р. 50571.1-93 Электроустановки зданий. Основные положения;
• ГОСТ Р. 50571.2-94 Электроустановки зданий. Основные характеристики;
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ изд.7).Пункты: 1.782;1.7.83;1.7.87;1.7.88. Рисунок:1.7.7.

Причины для создания схемы уравнивания

Каждый проводник имеет свой не представляющий опасности электрический потенциал. Угроза заключается именно в разности потенциалов между двумя металлическими изделиями, и чем разница больше, тем больше вероятность получения удара электротоком.

Для того чтобы объяснить доходчиво об уравнивании потенциалов, можно воспользоваться таким примером. У металлической поверхности холодильника и водопроводной трубы, находящейся поблизости, существуют свои потенциальные показатели, один из которых больше другого, а разница потенциалов, как известно, и есть напряжение. При одновременном случайном касании этих предметов может возникнуть опасная ситуация, так как человек в этом случае является проводником от большего потенциала к меньшему. Все трубы связаны между собой общедомовой системой коммуникации.

Для большей убедительности можно привести пример с электроприбором, например, с бытовой розеткой на 220 вольт. Фазный контакт обладает потенциалом в 220 в, а нулевой — 0 в, разница 220 в. При соединении контактов отрезком провода, имеющим небольшое сопротивление (примерно 1 Ом), в проводнике (проводе) появится напряжение в 220 ампер, произойдёт возгорание изоляции, а провод расплавится. Разумеется, этого не следует делать. Если человек возьмётся за оба контакта, то даже при высоком сопротивлении тела под действием силы тока исход будет трагическим.

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 мм2, 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.

Требования организации системы выравнивания потенциалов в ПУЭ

В Правилах устройства электроустановок нет четкого и универсального определения данной системы. Устройство выравнивания потенциалов имеет специфику в зависимости от мест применения. В разных типах помещений, при работе с различными видами электроустановок и прокладке токоведущих линий, существуют свои методики.

Для примера рассмотрим наложение переносного защитного заземления, при производстве ремонтных работ в электроустановках с трехфазным питанием:

Все токоведущие шины в пределах одной электроустановки соединены между собой (уравнивание потенциалов), а затем присоединены к заземлителю (выравнивание потенциалов). При появлении напряжения на любой из частей, разности электрических потенциалов не возникнет, работа проводится в безопасных условиях.

В ПУЭ есть перечень защитных мер, где эта система упоминается, как один из пунктов, обязательных к применению:

• организация защитного заземления;
• автоматическое отключение подачи напряжения;
• уравнивание потенциалов;
• выравнивание потенциалов;
• двойная или усиленная изоляция проводников и корпуса электроустановки;
• организация электропитания малым напряжением (для переменного тока — не выше 50 вольт);
• защитное разделение электрических цепей;

Как выполнить дополнительную систему уравнивания потенциалов для ванной комнаты

Система ДСУП предназначена для эффективной работы в схеме TN-C-S или TN-S. Для TN-C ее использовать нельзя.

Особенности эксплуатации помещений повышенной опасности

К таким помещениям предъявляются специальные дополнительные требования, а их пространство условно разделяется на зоны, обладающие разными степенями безопасности.

Наибольшим рискам подвержена зона 0, а минимальным — 3. В нулевой зоне пользование электрическими приборами не разрешается, а в третьей, как исключение, допускается (как исключение) устанавливать электрические розетки в специальном герметичном корпусе с защитой по IP.

Зона 3 отделена от нулевой и первой на 60 см во все стороны. При размещении внутри ее розеток их подключение регламентируется ГОСТом Р 50571.11—96 через УЗО или дифавтоматы либо разделительные трансформаторы.

Состав ДСУП

В комплект системы входят:

• специальная монтажная коробка для коммутации проводников дополнительного уравнивания потенциалов — КДУП;
• сборная шина внутри КДУП;
• соединительные проводники.

Как выполнить монтаж дополнительной системы уравнивания потенциалов

Вначале выбирают удобное для установки и эксплуатации место расположения коробки КДУП.

Затем РЕ проводник, подведенный к квартирному электрическому щитку от внешнего контура заземления, соединяется отдельным электрическим проводником со сборной шиной, расположенной внутри коробки КДУП. Для него выбирается материал медь, а площадь поперечного сечения должна быть не менее 6 мм кв.

Далее сборная шина КДУП по радиальной схеме подключается со всеми металлическими деталями ванной комнаты защитными проводниками:

• системой отопления;
• горячим и холодным водопроводом;
• корпусом ванны либо душевой кабины;
• заземляющими контактами розеток;
• корпусами бытовых стационарных приборов.

Поперечное сечение отходящих от КДУП проводников должен быть не менее 2,5÷6 мм кв. Их материалом выбираем только медь. Чтобы закрепить проводники на трубопроводах можно использовать любые хомуты и стяжки, включая металлические.

После окончания монтажа наступает очень важный момент, связанный с электрическими замерами, позволяющими качественно оценить выполненную работу, возможность стекания опасных потенциалов через собранную схему. Без их проведения и анализа полученных результатов судить об окончании монтажа и отсутствии в нем электрических ошибок схемы нельзя.

Как проверить монтаж дополнительной системы уравнивания потенциалов

Специалисты электротехнической лаборатории по вызову владельца квартиры должны:

• произвести внешний осмотр проведенного монтажа схемы ДСУП, оценить надежность крепления всех элементов;
• проверить электрическую проводимость созданных электрических цепочек ДС УП между заземляемыми металлическими конструкциями и шиной РЕ в квартирном щитке и коробке КДУП;
• измерить электрическое сопротивление заземления.

Результаты замеров должны укладываться в технические нормативы, обеспечивающие безопасное стекание аварийных токов с созданной схемы ДСУП. В противном случае придется улучшать монтаж и выполнять повторные замеры.

Включение схемы ДСУП в работу без проведения электрических замеров может быть причиной несчастного случая.

Рассмотрим это положение на примере плохого контакта или обрыва электрической связи между РЕ проводником квартирного щитка и коробкой КДУП с подключенными к ней всеми токопроводящими металлическими частями ванной комнаты.

В этой ситуации образуется местная система уравнивания потенциалов, а не схема ДСУП. Она не подключена к контуру заземления.

Если в каком-то ее элементе, например, розетке появится опасный разряд аварийного тока, то он моментально распространится по всем составным частям местной СУП. Когда человек, имеющий электрический контакт с потенциалом земли, случайно прикоснется к любому компоненту собранной таким образом схемы, то через его тело пойдет ток.

Допускать такую ситуацию нельзя, а выявить ее можно только выполнением электрических замеров.

Выводы по установке дополнительной системы уравнивания потенциалов

1. В схемах заземления по системам TN-C-S и ТТ система ДСУП призвана эффективно защищать человека от поражения электрическим током.
2. В устаревшей схеме TN-C систему ДСУП применять нельзя: образуется местная система уравнивания потенциалов, которая значительно повышает риски получения электрических травм.

Разница в сравнении

Не обязательно быть электриком, чтобы понять отличие этих устройств. Достаточно вникнуть в суть их назначения. Если одно отводит опасное напряжение в землю, то другое уравнивает его до безопасных показателей.

Правильное подключение электрооборудования, электроприборов предотвращает поражение током. При экстремальной ситуации происходит замыкание на корпусе. Срабатывает защита, которая разъединяет электрическую цепь. В данном случае работает заземление. Земля используется как проводник.

В доме, на отопительном приборе, возникло напряжение. Опасную ситуацию должно предостеречь заземление. Но между квартирой и подвалом поменяли трубы: поставили пластиковые вместо стальных. Они произвели размыкание проводника. Заземление не сработало. СУП устранила разность электрических потенциалов при помощи проводников. Опасность устранена.

Сравнение этих устройств помогает понять отличия между ними:

1. СУП ‒ электрическое соединение металлоконструкций друг с другом и землей. У них равный потенциал.
2. Заземление ‒ соединение всех металлических частей с заземлителем.
3. Уравнение потенциалов касается только конструкций, которые могут оказаться под напряжением между собой.
4. Заземление касается только отведения токов в землю.
5. Цель СУП ‒ уравнять потенциалы токопроводящих частей между собой: сделать их безопасными для жизни людей и животных.
6. Задача заземления ‒ уравнять потенциалы заземленных частей оборудования с потенциалом земли.

Их можно назвать комплексной защитой от электрического заряда. Но прежде чем проводить в доме систему уравнивания потенциалов, позовите электрика, ознакомьтесь с ПУЭ, посмотрите проект строительства дома. С какой системой заземления он построен?

Например, с TN-C и объединенным PEN-проводником, ДСУП запрещена. Обязательна реконструкция с переходом на систему TN-C-S.

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

1.7.143

Места и способы присоединения заземляющих
проводников к протяженным естественным заземлителям (например, к трубопроводам)
должны быть выбраны такими, чтобы при разъединении заземлителей для ремонтных
работ ожидаемые напряжения прикосновения и расчетные значения сопротивления
заземляющего устройства не превышали безопасных значений.

Шунтирование водомеров, задвижек и т.п. следует выполнять
лри помощи проводника соответствующего сечения в зависимости от того,
используется ли он в качестве защитного проводника системы уравнивания
потенциалов, нулевого защитного проводника или защитного заземляющего
проводника.

Опасность

Помните со школы? Любой металлический предмет проводит электрический ток. В наших домах подобные предметы повсюду. Это – трубы центральной отопительной системы, холодного и горячего водопровода; батареи и полотенцесушитель; короб вентиляции и водосток; металлический корпус любого электроприбора.

В общедомовых коммуникациях металлические трубы между собой взаимосвязаны. Рассмотрим простой пример. У нас есть ванная комната, в которой рядом расположены батарея отопления и душевая кабинка. Если вдруг между этими двумя элементами возникает разность потенциалов, а человек в одно время прикоснётся и к батарее, и к душевой кабинке, будет крайне опасно в плане поражения током. В данном случае тело человека сыграет роль перемычки, по которой потечёт электрический ток. Путь его протекания нам известен из законов физики – от потенциала с большим значением к меньшему.

Ещё один типичный пример, если разные потенциалы возникают на трубах водопровода и канализации. Когда на водопроводной трубе появляется токовая утечка, есть вероятность поражения человека во время купания в ванной. Это произойдёт в том случае, если человек стоит в ванной с водой, при этом открывает слив и касается рукой водопроводного крана. Чтобы подобных проблем не возникало, необходимо уравнивание потенциалов.

Ситуация, когда на трубах в жилом доме присутствует напряжение, показана в этом видео:

https://youtube.com/watch?v=Ume7hhDA5Zc

Для того чтобы уравнивать потенциалы существует две системы, о каждой из них мы поговорим более подробно.

Уравнивание основное

Главной считается основная система уравнивания потенциалов, в сокращённом виде она называется ОСУП. По сути, эта система представляет собою контур, объединяющий несколько элементов:

• наиболее важный – главную заземляющую шину (ГЗШ), именно на ней соединяются все остальные элементы;
• всю металлическую арматуру многоэтажного жилого дома;
• молниезащиту здания;
• отопительную систему;
• детали и элементы лифтового хозяйства;
• короба вентиляции;
• металлические трубы водоснабжения и отвода воды.

Каждое здание имеет вводное распределительное устройство (ВРУ), в нём устанавливают главную заземляющую шину (ГЗШ). Она подключается на контур заземления при помощи стальной полосы.

Раньше не нужно было беспокоиться, все металлические элементы объединялись, и не возникало предпосылок для разных потенциалов. Если и появлялся какой-то потенциал на трубе, по пути наименьшего сопротивления он спокойно уходил в землю (мы ведь помним, что металл – это отличный токопроводник).

Сейчас ситуация изменилась, многие жильцы во время ремонтных работ в квартирах меняют металлические водопроводные трубы на полипропиленовые либо пластиковые. За счёт этого общая цепочка разрывается, батареи и полотенцесушители остаются без защиты, потому что пластик не обладает проводящей способностью и не связан с заземляющей шиной. Представьте, что у вас остались металлические трубы, а сосед снизу всё поменял на пластик. При появлении потенциала на ваших трубах ему некуда уходить, путь в землю прерван пластиковыми трубами соседа. Таким образом и происходит возникновение разности потенциалов.

Есть у основной системы небольшая проблема. В многоэтажных зданиях коммуникационные пути очень протяжённые, за счёт этого увеличивается сопротивление проводящего элемента. В величине потенциала на трубах первого и последнего этажей будет ощутимая разница, а это уже представляет собой опасность. Поэтому создаётся дополнительная система уравнивания потенциалов, она монтируется на каждую квартиру индивидуально.

Дополнительное уравнивание

Дополнительная система уравнивания потенциалов (сокращённое название ДСУП), монтируется в санузлах, в ней объединяются такие элементы:

• металлический корпус душевой кабинки или ванная;
• вентиляционная система, когда её выход в ванную выполнен коробом металлическим;
• полотенцесушитель;
• канализация;
• металлические трубы водопровода, отопления и газового хозяйства.

А вот тут уже понадобится коробка уравнивания потенциалов. К каждому из вышеперечисленных объектов подсоединяется отдельный провод (одножильный, материал исполнения – медь), его второй конец выводят и подсоединяют в КУП.

Подготовка проводки

В самом начале статьи разговор про проводку зашел неслучайно. Во-первых, от нее зависит безопасность всей системы. Необходимо не только грамотно выбрать провода с нужным сечением жил и материалом, из которых они изготовлены, не только корректно соорудить кабель-каналы, но и правильно соединить цепь, в зависимости от выбранного типа. Во-вторых, при подключении электроплиты 98% всего времени уйдет на организацию и контроль корректного подключения этого устройства к сети. Так что, говоря о подключении плиты, имеем в виду грамотный монтаж электроцепи.

Итак, схемы электрических цепей разделяются на 2 основных типа:

Петлеобразная проводка

При такой организации кабель возвращается обратно к силовому щитку. Получается, что все электроприборы, которые будут запитываться от этого кабеля будут соединены между собой последовательно. Однако все мы знаем, что в быту практикуется параллельное соединение потребителей. Именно это позволяет выдерживать уровень напряжения в любой точке проводки, равный 220 Вольтам. Практически все электрические устройства приспособлены для работы как раз с таким напряжением и любое отклонение рождает нерасчетный режим работы (на который не распространяется гарантия при ремонте). Для чего же может пригодиться последовательное соединение? Причин может быть несколько:

• Физическое ограничение по потребляемой мощности. Рассматривается ситуация индивидуального жилого дома. Такие строят, преимущественно, за городом, а там порой, ситуация «со светом» – не фонтан. Либо на дом административно накладывается какой-то лимит, либо устанавливается ограничитель отбора мощности, либо в сети просто нет лишних киловаттов. Иными словами, если наблюдается ситуация дефицита энергии, то некоторые приборы, которые потенциально могут работать при пониженном напряжении, имеет смысл соединить последовательно.
• Необходимость понижения рабочего напряжения в каждом потребителе. Иногда бывает экономически выгодно использовать менее мощные электроприборы (по самым разным причинам). Последовательное соединение позволяет понизить их напряжение, снизив и интенсивность потребления энергии.

Петлеобразная цепь дает ощутимый выигрыш в безопасности. Она лимитирована по мощности, а главное, сила тока, протекающая в ней, всегда будет постоянна. Поэтому последствия короткого замыкания куда как менее губительны.

Лучевая проводка

Это привычный нам всем двухжильный провод, жилы которого подключаются к разным контактам розеток. Он обеспечивает параллельное подключение всех приборов-потребителей. Это дает стабильность и расчетную работу всех задействованных электроустройств. Схема способна предоставить вам столько мощности, сколько приборов-потребителей будет подключено в сеть (в пределах пропускной способности жил проводов, разумеется).