Защитное заземление. Основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов. Сторонние проводящие части
Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
Защитное заземление —это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Цель защитного заземления —снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.
При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм. При длительном прохождении тока сопротивление тела снижается до 500 – 300 Ом.
Примечание: сопротивление тела человека постоянному току от 3 до 100 кОм.
Расчеты, приведенные на рисунках, весьма приблизительны, но показывают оценить эффективность защитного заземления.
Существенное влияние на ток, проходящий через человека, оказывает величина тока короткого замыкания и сопротивление системы заземления. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.
Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.
Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.
1. Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.
Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Заземлители
1.Естественные
— водопроводные трубы, проложенные в земле (ХВ)
— металлические конструкции здания и фундаменты, надежно соединенные с землей
— металлические оболочки кабелей
— обсадные трубы артезианских скважин
— газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями
— алюминиевые оболочки подземных кабелей
— трубы теплотрасс и горячего водоснабжения
Соединение с естественным заземлителем должно быть не менее чем в двух разных местах.
2. Искуственные
Контурные
При контурном заземлении обеспечивается выравнивание потенциалов в защищаемой зоне и уменьшается напряжение шага.
Выносные: групповые и одиночные
Позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.
Традиционно, для искусственных заземлителей применяют угловую сталь толщиной полки не менее 4 мм, стальные полосы толщиной не менее 4 мм или прутковую сталь диаметром от 10 мм.
Широкое распространение в последнее время получили глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами, которые по долговечности и затратам на изготовление заземлителя существенно превосходят традиционные методы.
Особая проблема — создание качественного заземления в условиях вечной мерзлоты. Здесь стоит обратить внимание на системы электролитического заземления, позволяющие эффективно решить проблему.
Подробную информацию о различных схемах зазелителей, способах расчета и консультации можно получить на сайте www.zandz.ru
Основная система уравнивания потенциалов.
Построение основной системы уравнивания потенциалов – создание эквипотенциальной зоны в пределах электроустановки с целью обеспечения безопасности персонала и самой электроустановки при срабатывании системы молниезащиты, заносе потенциала и коротких замыканиях.
Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:
1 ) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;
2 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;
3 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;
4)металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…
5 ) металлические части каркаса здания;
6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….
7 ) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;
8 ) заземляющий проводник функционального ( рабочего ) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;
9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.
Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов. (ПУЭ п. 1.7.82)
Несоединенный с ГЗШ элемент конструкции, инженерной системы, независимой системы рабочего заземления ( FE ) и тд. – грубейшее нарушение целостности основной системы уравнивания потенциалов. Появление разности потенциалов ( возможность искры ) – угроза жизни персонала и безопасности объекта.
Примечание: разрядник, указанный на рисунке – специализированный искровой разрядник с малым напряжением срабатывания для систем уравнивания потенциалов. Например: серии «KFSU», «EXFS..» компании DEHN.
Система дополнительного уравнивания потенциалов
— должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток (ПУЭ п. 1.7.83).
Система дополнительного уравнивания потенциалов значительно улучшает уровень электробезопасности в помещении. Короткие проводники защитного заземления и уравнивания потенциалов, сведенные на шину, формируют эквипотенциальную зону по принципу аналогично основной системы уравнивания потенциалов.
Как видно из рисунков, схема электропитания претерпевает существенные изменения. Чрезвычайно важно обеспечить соединение контактов заземления розеток и клемм заземления стационарных приборов на шину дополнительного уравнивания потенциалов. При этом, даже если не будет выполнено соединение корпусов приборов с шиной ( безалаберная эксплуатация, особенно переносных приборов ) система сохранит свою эффективность по безопасности. Ситуация, когда земли розеток и приборов не подключены к шине, а сторонние проводящие части гарантированно соединены с шиной уравнивания потенциалов, в разы ухудшает электробезопасность в помещении даже по сравнению с классической схемой питания.
Сторонняя проводящая часть — проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.
Если формально подходить к определению, то и металлическая дверная ручка и петли на деревянной двери в деревянном доме являются сторонними проводящими частями.
При формировании дополнительной системы уравнивания потенциалов возникает вопрос, что подключать, а что не подключать на шину дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы добиться необходимого уровня электробезопасности и не делать систему слишком громоздкой. Здесь, с точки зрения здравой логики, можно руководствоваться двумя принципами:
- Фактическая ( потенциальная ) возможность связи с «землей».
- Возможность появления потенциала на сторонней проводящей части при аварии электрооборудования в процессе эксплуатации.
Примеры сторонних проводящих частей подключаемых / не подключаемых к шине дополнительного уравнивания потенциалов:
Сторонняя проводящая часть
Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.
Металлическая полка, закрепленная на стене из железобетона.
(потенциальная связь с «землей» за счет крепежа к стене)
Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.
На полке расположен электроприбор.
(возможность появления потенциала при аварии прибора с классом изоляции I)
Металлическая тумбочка с резиновыми (пластиковыми) колесиками на бетонном полу.
Металлическая тумбочка с резиновыми колесиками на бетонном полу.
В помещении грязь и пыль в сочетании с повышенной влажностью.
(потенциальная связь с «землей» за счет загрязнения и повышенной влажности)
Некоторое количество вопросов с уравниванием потенциалов возникает по ванным и душевым помещениям. Современные требования и рекомендации по устройству системы дополнительного уравнивания потенциалов изложены в циркуляре № 23/2009.
Широкое применение пластиковых труб породило закономерный вопрос: является ли водопроводная вода сторонней проводящей частью и возможен ли занос потенциала через воду….
Ответ, содержащийся в циркуляре, несколько настораживает: « … Водопроводная вода нормального качества …не рассматривается как сторонняя проводящая часть . »
К сожалению, вода нормального качества из наших кранов течет не всегда и лучше перестраховаться, используя токопроводящие вставки на отводах от стояков водопровода подключив их к шине дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы не подключать отдельно каждый кран. Этот метод в качестве рекомендуемого описан в этом же циркуляре.
Практика выполнения дополнительной системы уравнивания потенциалов.
Фактически наиболее распространены пять вариантов выполнения шин системы дополнительного уравнивания потенциалов:
Вариант 1. С использованием стандартных коробок уравнивания потенциалов ( КУП ).
Вариант 2. Стальная шина 4х40 ( 4х50 ) с приварными болтами опоясывающая помещение.
Вариант 3. Стальная шина, уложенная в стандартный пластиковый короб.
Вариант 4. Использование шины заземления в РЩ ( для небольших помещений ).
Вариант 5. С использованием специализированного щитка типа ЩРМ – ЩЗ
( встроенный щиток с шиной 100 мм 2 ( Cu ) со степенью защиты IP54 ).
Главные требования нормативов по устройству шины дополнительного уравнивания потенциалов содержат два требования:
— возможность осмотра соединения
— возможность индивидуального отключения
- Длина проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов, соединяющих контакты штепсельных розеток, сторонние проводящие части и корпуса электрооборудования не должна превышать 2,5 м.( ? ). Сечение 4 мм 2 Сu ( ПВ-1, ПВ-3 ). См. ПУЭ 1.7.82 рис. 1.7.7.
- Для электроустановки здания, где применяются негорючие ( ВВГ нг –FRLS…) кабеля, следует с осторожностью использовать кабеля марки ПВ-1, ПВ-3 ( проводники уравнивания потенциалов от дополнительной системы уравнивания потенциалов до ГЗШ или щитовой шины заземления ). Данный тип кабеля, будучи уложенным вместе с негорючими кабелями, формально превращает всю систему в распространяющую горение. В большинстве случаев контролирующие органы относятся к этому спокойно, но в некоторых случаях стоит применить негорючие одножильные кабеля той же марки с нанесением соответствующей маркировки.
- Для зданий детских дошкольных учреждений, больниц, специальных домах престарелых и тд. применяемые пластиковые короба должны иметь сертификат о не выделении токсичных веществ при горении. Тоже касается линолеума. Поставляемые в Россию короба Legrand, ABB … таких сертификатов не имеют. Как вариант — короба фирмы DKC в которых в качестве отбеливающего вещества используется мел и есть все необходимые сертификаты.
МЕД. ГОСТ Р 50571.28 п. 710.413.1.6.3 « Шина уравнивания потенциалов должны быть расположены в самом медицинском помещении или в непосредственной близости от него. В каждом распределительном шкафу или в непосредственной близости от него должны быть расположена шина системы дополнительного уравнивания потенциалов, к которой должны быть подключены проводники…»
Для учреждений здравоохранения в помещениях гр.1 и особенно в помещениях гр.2 (чистые помещения) удобно воспользоваться вариантом № 5, схема которого представлена на рисунке.
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:
- Стандарт МЭК 364-4-41; 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 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.
Смотрите также:
- Обучающие мероприятия для проектировщиков, электромонтажников и торговых компаний
- Полезные материалы: статьи, инструкции, примеры расчетов, проекты
- Консультации по подбору оборудования и по расчётам заземления и молниезащиты
Источник https://www.poligonspb.ru/articles/zachitnoe-zazemlenie/
Источник https://zandz.com/ru/biblioteka/sistema_uravnivaniya_potencialov/