Что такое уравнивание потенциалов

Как сделать систему уравнивания потенциалов

Заземление в ванной комнате регламентируется правилами эксплуатации электроустановок (ПУЭ), которые различают три варианта установки ванн, смесителей и другой сантехнической арматуры.

1. Водопроводные трубы во всем доме выполнены из металла.
2. Локальные ответвления систем водоснабжения выполнены из металлопластиковых труб.
3. Внутренние водопроводные сети проложены поливинилхлоридными или полипропиленовыми трубами без внешнего или внутреннего металлического армирования.

Выравнивание потенциалов должно проводиться в отношении всех металлических частей, которые доступны для прикосновения – корпусов стиральных машин и душевых кабин, вентилей кранов и смесителей. В том числе для металлической арматуры в бетонной стяжке пола, а также металлической оплетки греющих кабелей.

Если все трубы пластиковые, то заземление сантехнической арматуры является рекомендуемым действием. Заземление ванны из чугуна или листового металла не требуется, если слив выполнен из сантехнических полипропиленовых труб, а смесители устанавливаются отдельно от них. Акриловые же емкости или ванны, имеющие такое покрытие, заземляются в обязательном порядке, поскольку этот материал склонен к накоплению статического электричества.

Локальная земля

Выравнивание потенциалов возможно только в том случае, если имеется так называемая локальная земля. В документах, которые регламентируют нормы электробезопасности, это понятие определяется как часть физической земли, которая находится под воздействием тока, стекающего по заземлителю, а потому имеющей потенциал, отличный от нуля.

Основной проблемой при создании СУП является именно организация локальной земли. В большинстве сегодняшних новостроек из стяжки пола ванной комнаты выведена металлическая деталь, которую ошибочно принимают за место подключения к локальной земле. Ошибочно по двум причинам: во-первых, арматура перекрытия может находиться под действием наведенного тока; во-вторых, при стекании тока на нее она сама становится его источником.

Локальной землей для СУП в частных домах может стать отдельный заземляющий контур, к которому защитным проводником РЕ (оболочка желто-зеленого цвета) подключаются все дополнительные контакты розеток. А вот в многоквартирных домах этого лучше не делать, поскольку проводник PE имеет высокое электрическое сопротивление из-за большой протяженности.

Если же вы живете в доме со старой проводкой из двух линий, то решение вопроса о том, как заземлить ванную в квартире, где нет заземления, кажется наиболее сложным. Подключать СУП к технологической нейтрали категорически запрещено, поскольку при работе электроустановок в ней течет ток. Кроме того, при технологическом переключении электролиний возможна смена фазировки.

Для размещения системы уравнивания потенциалов в ванной комнате устанавливается клеммная коробка с металлической шиной, к которой подключаются все проводники-заземлители от труб, корпусов стационарных электроприборов и арматуры в стяжке пола. Их общая масса и объем уже достаточны для эффективного рассеивания электрического заряда и могут считаться локальной землей.

Однако лучший результат дает использование батареи последовательно включенных бумажных конденсаторов 220/400 вольт. Провод от общей заземляющей клеммы подключается к отрицательному контакту первого в цепи, а последний положительный остается свободным. Через него происходит рассеивание накопленного заряда.

Размеры заземлителя

От размеров проводников, использующихся в качестве заземлителя, во многом зависит эффективность СУП. Правила эксплуатации электроустановок требуют, чтобы их длина была как можно короче. В качестве материала используются медные многожильные провода. Если он в диэлектрической оболочке, то их сечение не менее 2,5 мм 2 , а при использовании так называемого гибкого металлорукава – 4,0 мм 2 . Можно применять и стальную полосу, но ее сечение не должно быть менее 16,00 мм 2 .

Вероятность наступления события, когда на водопроводных трубах и сантехнической арматуре появляется электрический потенциал, достаточно низка. Поэтому многие годами пользуются ванной комнатой, вообще не задумываясь о СУП. Однако его последствия могут быть слишком печальными. Поэтому лучше заземлите всю сантехнику.

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.

1.7.120

Если здание имеет несколько обособленных вводов,
главная заземляющая шина должна быть выполнена для каждого вводного устройства.
При наличии встроенных трансформаторных подстанций главная заземляющая шина
должна устанавливаться возле каждой из них. Эти шины должны соединяться
проводником уравнивания потенциалов, сечение которого должно быть не менее
половины сечения PE (PEN)-проводника той линии
среди отходящих от щитов низкого напряжения подстанций, которая имеет наибольшее
сечение. Для соединения нескольких главных заземляющих шин могут использоваться
сторонние проводящие части, если они соответствуют требованиям 1.7.122 к
непрерывности и проводимости электрической цепи.

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 вспомнив об электрическом токе, вернемся к системе уравнивания потенциалов

При рабочем режиме электрический ток «бегает» по проводнику находящемуся в изоляции от одного электрического потенциала к другому меняя направлении 50 раз в секунду. Все металлические изделия, которыми напичкано наше жилье, да и любое другое помещение и по которым не должен протекать ток имеют в идеале нулевой электрический потенциал.

Таких потенциальных проводников в помещениях и зданиях много. В стены вмурована железная арматура, в систему водоснабжения обязательно входят металлические водопроводные трубы. Системы вентиляции, кондиционирования, молнезащиты, отопления также включают металлические конструкции. Да и сама бытовая техника, работающая от электричества, имеет металлические элементы конструкции.Но это в идеале.

Предположим, что где-то в соседней квартире в результате аварии токоведущий провод коснулся батареи отопления. Ток «растекся» по всей системе отопления и изменил электрический потенциал на вашей батареи.

Что может произойти дальше?

1.Вы находитесь на полу или в обуви, которые не проводит электрический ток. Ничего не будет. Вас ток не ударит.

2.Вы находитесь на заземленном полу. Удар тока неизбежен. Для защиты от такого поражения служит устройство защитного отключения (УЗО).

3.Вы находитесь на непроводящем полу и при этом касаетесь одновременно батареи под напряжением и рядом проходящей трубы. Труба и батарея находятся с разными электрическими потенциалами, и ток благополучно потечет через вас. Удар тока неизбежен.

Вот для защиты от последнего поражения электрическим током защищает система уравнивания потенциалов.

Если соединить все металлические конструкции и изделия в помещении, которые не должны быть под напряжением, то в случае аварии все они будут находиться под одинаковым потенциалом. И даже если на всех трубах в квартире будет 220 вольт, вас током не ударит. Правда, при одном условии: вы должны стоять на изолированной поверхности.

Для визуального примера вспомните птичек сидящих на высоковольтных неизолированных линиях электропередач.

Откуда в трубах электрический ток?

К появлению электрического потенциала на сантехнической арматуре приводят:

• Локальные аварии электрооборудования и нарушения технологии производства работ.
• Статическое электричество.
• Естественный электрический потенциал.
• Блуждающие токи.
• Токи, связанные с проявлениями феномена электрохимической коррозии.

К локальным авариям электрооборудования относятся: обрыв проводов линий электропередач с изолированной нейтралью, частичный пробой изоляции подземных электрических кабелей; неисправность электрооборудования в квартире – разрушение корпусов ТЭН водонагревательных приборов, что может произойти не только у вас, но и у соседей. Классический пример нарушения технологии производства работ – подключение нейтральной шины сварочных трансформаторов к трубам водоснабжения.

Статический заряд может появиться на сантехнической арматуре, подключенной к полихлорвиниловым трубам из-за непрерывного тока воды по ним. Широкое применение акрила для ремонта старых эмалированных ванн или установка емкостей из этого материала способствует накоплению заряда электричества на их поверхностях.

Естественный электрический потенциал имеет все, что находится на поверхности планеты Земля или в ее атмосфере. Происходит это из-за того, что земная твердь имеет отрицательный потенциал, а свод небесный – положительный. И чем выше расположено физическое тело, тем больше его величина. Например, на высоте человеческого роста он может быть равен 100-110 вольтам.

Так называемые блуждающие токи могут появляется там, где проложены пути электрифицированного транспорта. Дело в том, что рельсы используются в качестве заземляющей шины. Через них ток, вращающий электродвигатели вагонов, уходит в землю. Если вы живете возле трамвайных путей или депо метрополитена, вероятность того, что при умывании вы будете ощущать легкое пощипывание в кончиках пальцев, очень велика.

Если водопроводные трубы сделаны из разных материалов, то возникают токи электрохимической коррозии. Для человека они в наименьшей степени опасны, но оказывают разрушающее воздействие на сами трубы и сантехническую арматуру. Например, если вы подключаете полотенцесушитель из нержавеющей стали непосредственно к трубам из черного металла, то через некоторое время в соединительных муфтах появится неустранимая течь из-за ослабления резьбового сопряжения.

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.

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.