Уравнение потенциалов в электрике что это такое

Что такое уравнивание потенциалов

Что такое разность потенциалов, и почему она опасна для человека? Любой металлический предмет большого размера (водопроводная труба, радиатор отопления, ванна, корпус холодильника) является хорошим проводником электрического тока. Даже без прямого контакта с источником напряжения, на поверхности этих предметов может возникнуть наведенный электрический ток, по аналогии с шаговым напряжением.

Как это работает

Предположим, что в вашей квартире все розетки и электроприборы заземлены. В теории вы чувствуете себя в безопасности. Ваш сосед снизу, проводя ремонт, заменил канализационную трубу с чугунной на пластиковую. Теперь между вашей чугунной ванной и физической землей отсутствует надежная электрическая связь. У соседа пробило изоляцию в люстре, и через влажный пол вашей ванной комнаты, потенциал порядка 100 вольт появился в ванной с водой.

Поскольку в канализационном стоке пластиковая вставка, замыкания на землю не произошло, и защитный автомат не сработал. Весь потенциал накопился в вашей ванной. Вы, находясь в воде, прикасаетесь к смесителю. Через стальные трубы водопровода, он имеет надежную электрическую связь с грунтом. Вы получаете гарантированное поражение электротоком.

Почему так произошло?

Любой проводник содержит в себе электроны. Пока нет разницы в потенциалах на концах проводника, электроны стоят на месте, и электроток не протекает. В описанной ситуации, труба водопровода имеет нулевой потенциал по всей длине. Ванна с водой, по причине распространения напряжения от неисправной проводки этажом ниже, через отрезок чугунной трубы, имеет потенциал 100 вольт. Эти предметы между собой не соприкасаются, поэтому электрического тока нет.

После касания одновременно ванной под напряжением и фактически заземленного смесителя, по вашему телу протекает электрический ток. Человек на 80% состоит из воды, поэтому он вполне себе неплохой проводник. Электроны просто устремляются от точки с меньшим потенциалом, к точке с большим потенциалом. Поэтому уравниванию потенциалов в ванной комнате следует уделить особое внимание.

Справедливости ради, если бы вы просто оказались с ванной под напряжением (ничего не касаясь), и так же из нее удалились, никакого поражения электротоком не было. Вы никогда не задавались вопросом, почему птицы, сидящие на проводе ЛЭП с напряжением свыше 1000 вольт, не погибают от удара током? Потому, что у них такой же потенциал, как у провода: 1000 вольт. Они не касаются других проводов, разницы потенциалов нет, соответственно, нет и электротока через их тушки.

Еще один пример. Вставьте в отключенную розетку кусок провода (в фазу), и свободно подвесьте его, чтобы он не касался стены и пола. Подайте напряжение — ничего не произойдет. Тем не менее по всей длине провода есть потенциал 220 вольт. Стоит соединить провод с любым предметом, у которого потенциал относительно «земли» ниже, через соединитель (например, человека), потечет ток.

Отсюда вывод: любые предметы, которые в обычных условиях не находятся под напряжением (за исключением аварийных ситуаций), всегда должны иметь равный потенциал. В случае с жилыми помещениями — равный нулю. Для этого, все металлические элементы жилого дома, включая арматуры в стенах, соединяются с контуром заземления еще на этапе строительства.

Это называется: основная система уравнивания потенциалов (ОУП). Вблизи каждого здания расположена главная заземляющая шина (ГЗШ), надежно (обычно с помощью сварки) соединенная с заземлителем (контуром). Она периодически проверяется специальными службами (со временем может рассыпаться от коррозии), и монтируется еще на этапе закладки фундамента.

Можете быть уверены, что все металлические предметы вашей многоэтажки имеют электрический контакт с ГЗШ. Сразу после ввода в эксплуатацию, контур уравнивания потенциалов работает безупречно. Это требование Правил устройства электроустановок соблюдается всегда. Пока не начинаются ремонты в квартирах.

В чем опасность

  • Участки систем отопления и водоснабжения меняются на полипропиленовые трубы. Пропадает физическая связь с заземлителем.
    Надеяться на воду в трубах нельзя. Сегодня она есть, а завтра труба будет сухой.
  • Сосед решил отмотать показания счетчика, и подключил нуль к своей батарее отопления. По всей системе появился потенциал: от 220 вольт вблизи квартиры соседа, до нуля в районе подключения трубопровода к главной заземляющей шине.
  • У кого-то установлен бойлер без заземления, и он пробивает фазу в бак с водой. Пара ближайших этажей, получает в кранах с водой напряжение до 110 вольт.
  • «Продвинутый» сосед электрик организовал заземление электроплиты на стояк с горячей водой (он действительно имеет хороший контакт с грунтом, к тому же конструктивно соединен с ГЗШ). А после аварии, на втором этаже заменили кусок стального стояка, на пластик. У соседа «электрика» коротнула фаза на корпус электропечи, и весь подъезд выше 2 этажа получил на стояке потенциал более 127 вольт.

Вы скажете, что это все незаконно, и запрещено? Да, это так.

Но это логика пешехода, который видит несущийся на него автомобиль, и продолжает находиться на переходе, уповая на ПДД. Пешехода собьют, водителя обязательно накажут. Кому от этого станет легче?

Не следует надеяться на то, что вокруг вас все придерживаются Правил устройства электроустановок. Поэтому организуем дополнительное уравнивание потенциалов.

Уравнивание или выравнивание

Многие путают два основных понятия:

  1. Уравнивание потенциалов, это нивелирование разницы потенциалов между доступными к прикосновению одним человеком открытыми проводящими поверхностями. Относится к штучным электроустановкам или проводникам.
  2. Выравнивание потенциалов, это снижение разности потенциалов на большой площади: грунт, бетонный пол. Например, в здании — это соединений всей арматуры в стенах между собой, и с ГЗШ.

Создание системы дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП)

  • Система ДУП не может функционировать без наличия в том же помещении шины защитного заземления. Мало того, использование системы без заземляющего контура опасно! Рабочий нуль также не может быть использован в качестве рабочего заземления.
  • Дополнительное уравнивание потенциалов работает в паре с системой ОУП. При отсутствии последней — выполняет ее функции.
  • Шина дополнительного уравнивания потенциалов ШДУП должна объединить в единый контур все электроприборы с металлическим корпусом, розетки, сантехническое оборудование (систему водоснабжения, ванну, мойку) и систему отопления.Только в этом случае обеспечивается утечка тока в «землю» не через тело человека, а по шине ДУП.
  • К системе также подключаются конструкционные элементы помещения, выполненные из токопроводящих материалов: металлические дверные коробки, заново уложенная арматура (например, при ремонте полового покрытия), металлические профили для гипсокартона, и прочее.
  • Каждый элемент подключается к шине неразрывным проводником без возможности разъединить электрическую связь: установка коммутационной аппаратуры (выключатели, автоматы защиты) запрещена.
  • Все элементы подключаются параллельно, недопустимо организовывать последовательный шлейф.

Уравнивание потенциалов в ванной комнате производится со всеми элементами, находящимися в помещении санузла. Даже если входящая труба уже соединена с ШДУП или ШОУП.

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

Организация системы ДУП в частном доме может не производиться, при строительстве и организации энергоснабжения должна быть установлена основная система уравнивания потенциалов. Для обеспечения безопасности, следует смонтировать дополнительную систему в ванной комнате.

Видео по теме

СУП: зачем нужна и как работает система уравнивания потенциалов?

Сегодня стало уже трудно представить современный дом без наличия инженерных систем. Всевозможные электрические приборы позволяют значительно повысить уют. Однако электрический ток весьма коварен, и при неблагоприятном стечении обстоятельств может быть очень опасным для человека.

Металлические трубы или различные части электроприборов могут быть опасными в любой момент. Самые обычные действия, которые человек часто выполняет, даже не задумываясь, могут моментально обернуться большими проблемами. Ведь у нас нет особых органов чувств, с помощью которых можно определить наличие или отсутствие электрического напряжения.

Если при неблагоприятном стечении обстоятельств человек прикоснётся к таким частям голыми руками, то электрический ток неминуемо пройдёт через тело и вызовет серьёзные повреждения и иногда фатальные последствия.

Обеспечить высокий уровень защиты можно, применив заземление и уравнивание потенциалов. Рассмотрим подробно в этой статье устройство и принцип работы систем уравнивания потенциалов (СУП), чем такие системы различаются и где применяются.

В названии статьи хотел написать что-то типа “что такое СУП и с чем его едят” или пошутить о том, что СамЭлектрик.ру теперь – кулинарный блог)))

Опасность поражения электрическим током

Для примера разберём такой случай. Допустим, что в ванной комнате установлена автоматическая стиральная машина. Вполне обычная ситуация, согласитесь?

Всё хорошо. Рабочий ток стиральной машины

При подключении машины к электросети ток будет проходить по фазному проводу к электрическому двигателю, а возвращаться по нулевому проводнику (условно). Нулевой проводник в электрическом щитке подключён к нулевой шине, к которой также подключается и заземляющий контакт в розетке. То есть корпус стиральной машины так или иначе соединён с нулевой шиной.

Давайте не будем раздувать статью. На рисунке не показана система заземления. Предполагается, что показан электрощит на вводе в здание, а PEN проводник повторно заземлен. То есть, “функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части”, а далее (после электрического щита и во всей квартире) – нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий это разные проводники.

Такое соединение нужно для правильного срабатывания защитного автомата и/или УДТ (УЗО или дифавтомата), если произойдёт повреждение изоляции.

Немного о терминологии. Когда всё исправно, по проводу заземления в любом случае будет протекать ток утечки (единицы миллиампер). Этот ток возникает из-за того, что изоляция внутри стиралки не имеет бесконечного сопротивления. Кроме того, на входе многих устройств имеется емкостной фильтр, у которого конструктивно-схемотехнически есть небольшой ток на землю.

Если же произойдет нештатная ситуация, аварийный ток по заземляющему проводнику будет называться током замыкания на землю (не путайте с током короткого замыкания!).

Совокупность этих токов называется дифференциальным током, на который может среагировать устройство дифференциального тока – ВДТ (УЗО) или дифавтомат (АВДТ).

Подробно про все эти токи я рассказал в статье От какого тока срабатывает УЗО?

Что может произойти плохого

Электрики, как обычно, не могут спокойно жить, пока не предусмотрят защиты от всех возможных опасных ситуаций.

Фактически, возможны две самые опасные аварийные ситуации:

  • Напряжение на трубе – корпус заземлён (занос потенциала),
  • Напряжение на корпусе – труба заземлена.

На различных металлических поверхностях напряжение может появиться не только при пробое изоляции, а также от наличия статического электричества или при появлении наведенных или блуждающих токов.

Рассмотрим первый случай. Из-за разности потенциалов может возникнуть несчастный случай – ток потечет от трубы через тело человека на заземленный корпус.

Ток через человека от трубы на заземленный корпус

Что же произойдёт с человеком, если он одновременно дотронется до трубы водоснабжения и прикоснётся к стиральной машине? Для получения удара электрическим током будет достаточно наличия даже небольшой разности потенциалов между корпусом машины и металлической трубой.

Электрический ток пройдёт по опасному пути — от одной руки до другой. В любом из двух описанных примеров ток может протекать через сердце и вызвать фибрилляцию (нарушение работы сердца).

С другой стороны, металлические трубы для водоснабжения или отопления, а также подобные инженерные системы обычно заземлены, то есть имеют потенциал, равный нулю. И если по какой-то причине опасный потенциал окажется на корпусе стиралки, ток потечёт условно в другую сторону:

Фаза на корпусе – причина тока через человека на заземленные предметы

Почему “условно”? Потому, что “направление” тока, причина и схема протекания не важны. Важен лишь сам факт протекания тока и его значение.

Не обязательно одна из токопроводящих частей должна быть заземлена, чтобы создалась критичная разность потенциалов (более 50 В). Может случиться так, что по отношению к земле на трубе будет 50 В, а на корпусе стиральной машины – 150. И вот она – смертельная разность потенциалов в 100 В!

Может случиться так, что обрыв произойдет не после шины, как это показано крестиком на картинке выше, а ДО – в этажном щитке или до него (там, где на рисунке надпись “PEN”). Если рабочий и защитный нулевые проводники (N и РЕ) соединены после места обрыва (например, в подъездном или квартирном щитке), то фазный потенциал появится не только на нейтральном, но и на защитном проводнике. А значит – на корпусах всех заземленных приборов и конструкций. Подробно я рассказал об этом в статье В чем разница обрыва нейтрали в трехфазной и однофазной сетях?

Что же делать, чтобы этого прискорбного факта не произошло? Логично, что для этого нужно, чтобы отсутствовала разность потенциалов между теми открытыми проводящими частями, где она может появиться.

То, что может произойти, обязательно произойдёт. Более того – может произойти даже то, что (кажется) никогда произойти не сможет.

Зачем нужна СУП?

Для предотвращения подобных опасностей потенциалы следует уравнять. Для этого применяется Система Уравнивания Потенциалов (СУП).

Согласно п.6.1.1 СП 437.1325800.2018:

При проектировании каждой электроустановки здания должно быть предусмотрено выполнение защитного уравнивания потенциалов, которое обычно включает в себя основную систему уравнивания потенциалов и, при необходимости, систему дополнительного уравнивания потенциалов. При соответствующих условиях может оказаться необходимым применение местного уравнивания потенциалов.

Согласно п. 1.7.32 ПУЭ:

Уравнивание потенциалов – электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов. Защитное уравнивание потенциалов – уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.

Согласно п. 1.7.51 ПУЭ, уравнивание потенциалов – это мера защиты при косвенном прикосновении (при повреждении изоляции или другой аварийной ситуации). Там же сказано, что уравнивание желательно применять в совокупности с другими мерами защиты (моя трактовка).

Принцип работы системы уравнивания потенциалов заключается в соединении с нулевым защитным проводником (РЕ) различных токопроводящих частей, к которым человек может прикоснуться. “Проводящие части”, о которых говорится в ПУЭ, это корпуса электроприборов, трубы, различные металлические конструкции. Кроме того, под это требование попадают и бетонные полы, в которых замоноличен электрический теплый пол. Но этот уже не уравнивание, а выравнивание потенциалов.

Да, все эти проводящие части не находятся в нормальном режиме под напряжением, и опасности не представляют. Но, если они при какой-либо аварии (например, ухудшение изоляции) они попадут под опасное напряжение, то будет беда – они проведут ток не только через себя, но и через что угодно, включая тело человека. Поэтому заранее (да, электрики – те ещё пессимисты) все токопроводящие части соединяются РЕ проводниками с шиной РЕ – это самое короткое и “удобное” расстояние для стекания опасного тока на заземлитель.

Согласно п.3.28 СП 437.1325800.2018 и статьи 3.15 ГОСТ IEC 61140-2012:

Зона досягаемости рукой: Зона доступного прикосновения, простирающаяся от любой точки поверхности, на которой обычно находится или по которой передвигается человек, до границы, которую он может достать рукой в любом направлении без использования вспомогательных средств.

В обычных бытовых мокрых и влажных помещениях зона досягаемости – всё помещение. Важно, чтобы в пределах зоны досягаемости не осталось ни одного предмета, способного проводить ток, и не подключенного проводом защитного заземления к СУП и, в конечном счете, к ГЗШ.

Что такое ГЗШ?

Чтобы подробнее разобрать назначение, разновидности и устройство СУП, подробнее узнаем, что такое Главная Заземляющая Шина (ГЗШ). Ведь именно ГЗШ является основой всей системы безопасности в любой электроустановке. Подключение к ГЗШ выполняется защитными РЕ проводниками, которые подключаются к ГЗШ, роль которой обычно выполняет шина РЕ (ПУЭ, 1.7.119).

ГЗШ и шина РЕ – по факту одно и то же, если она размещается внутри вводного распределительного устройства (ВРУ). И только если ГЗШ расположена где-то за пределами ВРУ (где-то на вводе здания, в подвале), могут существовать две шины – ГЗШ и РЕ. Причем, ГЗШ обычно одна (по количеству вводов в здание), а шин РЕ – несколько (по количеству электрощитков).

Упрощенно это может выглядеть так:

Система заземления и шины N и PE

Такая система позволяет обеспечить наличие одинакового потенциала на всех подключённых частях. Напряжение между любыми отдельно взятыми точками в такой системе будет гарантированно равно нулю.

Определение ГЗШ даётся в п. 1.7.37 ПУЭ и в ГОСТ 30331.1-2013, статья 20.5:

Главная заземляющая шина – шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов.

Требования к ГЗШ отражены в пункте 1.7.119 ПУЭ:

Главная заземляющая шина может быть выполнена внутри вводного устройства электроустановки напряжением до 1 кВ или отдельно от него. Внутри вводного устройства в качестве главной заземляющей шины следует использовать шину PE.

При отдельной установке главная заземляющая шина должна быть расположена в доступном, удобном для обслуживания месте вблизи вводного устройства.

Сечение отдельно установленной главной заземляющей шины должно быть не менее сечения PE (PEN)-проводника питающей линии.

Главная заземляющая шина должна быть, как правило, медной. Допускается применение главной заземляющей шины из стали. Применение алюминиевых шин не допускается.

В конструкции шины должна быть предусмотрена возможность индивидуального отсоединения присоединённых к ней проводников. Отсоединение должно быть возможно только с использованием инструмента.

В местах, доступных только квалифицированному персоналу (например, щитовых помещениях жилых домов), главную заземляющую шину следует устанавливать открыто. В местах, доступных посторонним лицам (например, подъездах или подвалах домов), она должна иметь защитную оболочку – шкаф или ящик с запирающейся на ключ дверцей. На дверце или на стене над шиной должен быть нанесён знак “Заземление”.

Описание термина «Заземляющее устройство» можно найти в СП 437.1325800.2018 п.3.14 и в ГОСТ 30331.1-2013, статья 20.14:

Заземляющее устройство: Совокупность заземлителя, заземляющих проводников и главной заземляющей шины.

С контуром заземления ГЗШ обычно соединяется стальной полосой либо медным проводником. К ней присоединяют PEN-проводник вводного кабеля (при использовании системы заземления TN-C-S) или PE-проводник вводного кабеля (если применяется система заземления TN-S). Либо – заземляющий проводник от заземлителя в системе ТТ.

Внутри ВРУ к ГЗШ подключаются РЕ-проводники отходящих групповых линий и РЕ-проводники, служащие для уравнивания потенциалов.

Для обеспечения безопасности существует правило: один РЕ-провод – одно подключение (винт или болт).

Следует применять радиальную схему соединений – то есть, нельзя “пускать по кругу” защитный проводник, последовательно подключая его к различным защищаемым конструкциям. Основным требованием, предъявляемым к РЕ-проводникам является обеспечение их непрерывности на всём протяжении. Поэтому запрещена установка любых выключателей, рубильников, предохранителей и соединений, разбираемых без помощи инструмента.

ГЗШ на вводе в здание или другую электроустановку может быть такой:

ГЗШ на вводе в электроустановку

На фото выше – ГЗШ на вводе питания в технологическую линию. О причинах и процессе замены вводного автомата в этой линии я публиковал статью.

Вопрос к знатокам: Какая система заземления показана на схеме?

Питание технологической линии, вводные цепи

Виды систем уравнивания потенциалов

Выделяют две разновидности системы уравнивания потенциалов (СУП) — основную (ОСУП) и дополнительную систему (ДСУП). Рассмотрим каждую подробнее и разберём, в чём заключается различие между ними.

ОСУП

Согласно пункта 1.7.82 ПУЭ:

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

  • нулевой защитный PE- или PEN-проводник питающей линии в системе TN;
  • заземляющий проводник, присоединённый к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;
  • заземляющий проводник, присоединённый к заземлителю повторного заземления на вводе в здание (если есть заземлитель);
  • металлические трубы коммуникаций, входящих в здание (…). Если трубопровод газоснабжения имеет изолирующую вставку на вводе в здание, к основной системе уравнивания потенциалов присоединяется только та часть трубопровода, которая находится относительно изолирующей вставки со стороны здания;
  • металлические части каркаса здания;
  • металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования. При наличии децентрализованных систем вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды следует присоединять к шине PE щитов питания вентиляторов и кондиционеров;
  • заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категорий;
  • заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если такое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;
  • металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены как можно ближе к точке их ввода в здание. Подключение проводящих частей основной системы уравнивания потенциалов должно выполняться по радиальной схеме, т.е. к каждой проводящей части должен идти отдельный заземляющий проводник от PE-шины.

Если брать по крупному, то ОСУП состоит из:

  • Главной заземляющей шины (ГЗШ).
  • Заземляющего устройства.
  • Защитных РЕ-проводников, которые подключаются к корпусам электроприборов (к открытым проводящим частям).
  • Проводников уравнивания потенциалов, которые подключаются к сторонним проводящим частям (различным конструкциям, которые не являются частью электроустановки).

ОСУП может выглядеть так:

Основная СУП – в центре которой находится ГЗШ

ОСУП – это СУП, которая имеет в своей основе ГЗШ или шину РЕ. При этом к этой шине по отдельности подключены проводники уравнивания потенциалов, а защитные РЕ-проводники могут быть подключены как к ГЗШ, так и к шине РЕ, если она имеется отдельно (как это показано выше).

Если ГЗШ и шина РЕ – одно и то же (так может быть в небольшом частном доме), то к ней присоединяются и защитные проводники, и проводники уравнивания потенциалов:

PE шина в роли ГЗШ в небольшом здании

ДСУП

Эта система, как следует из названия, служит для дополнения ОСУП. Применяют ДСУП для помещений, в которых присутствует повышенная опасность поражения электрическим током. В то же время, в данном помещении много открытых и сторонних проводящих частей, которые требуют уравнивания потенциалов. Примером может служить та самая ванная комната, которую мы рассматривали в начале статьи.

ДСУП – дополнительная система уравнивания потенциалов в ванной

Система состоит из проводников уравнивания потенциалов, которые соединяются посредством коробки уравнивания потенциалов (КУП).

При создании ДСУП нужно соединить РЕ-шину, находящуюся в КУП, с шиной РЕ или ГЗШ с помощью медного провода сечением не менее 6 мм 2 . Далее, проводниками уравнивания потенциалов подключают все металлические поверхности и все инженерные системы (точнее – открытые и сторонние проводящие части), находящиеся в комнате.

Заземляющие контакты электрических розеток в ванной также могут быть подключены к ДСУП. Но обычно это делается РЕ-проводниками, водящими в состав питающего кабеля.

Согласно пункту 7.1.88 ПУЭ,

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 подключёнными к системе уравнивания потенциалов нулевыми защитными проводниками, то систему уравнивания потенциалов следует подключить к РЕ шине (зажиму) на вводе. Нагревательные элементы, замоноличенные в пол, должны быть покрыты заземлённой металлической сеткой или заземлённой металлической оболочкой, подсоединёнными к системе уравнивания потенциалов. В качестве дополнительной защиты для нагревательных элементов рекомендуется использовать УЗО на ток до 30 мА.

Кроме того, “не допускается использовать для саун, ванных и душевых помещений системы местного уравнивания потенциалов“. Но об этом мы поговорим в следующей статье!

Заключение

Правильное применение основной и дополнительной систем уравнивание потенциалов способно обеспечить безопасность от удара электрического тока. В свою очередь, ошибки, допущенные при разработке или при организации таких систем могут очень дорого стоить. Ведь жизнь и здоровье бесценны!

На этом завершаю. Если моё мнение по данному вопросу показалось не убедительным, обратитесь к ПУЭ, главы 1.7 и 7.1. Существует также комплекс стандартов ГОСТ Р 50571 и ГОСТ 30331.1 и СП 437.1325800.2018. Также рекомендую хорошее видео от Алекса Жука на эту тему:

Если есть что сказать по теме – прошу в комментарии!

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.


источники:

http://samelectric.ru/spravka/sup-zachem-nuzhna-i-kak-rabotaet-sistema-uravnivaniya-potentsialov.html

http://zandz.com/ru/biblioteka/sistema_uravnivaniya_potencialov/