Система уравнивания потенциалов - назначение и устройство

Как видно из названия, система служит для получения одинакового потенциала на всех токопроводящих частях, доступных для прикосновения. Такое решение минимизирует риск поражения электротоком. Чтобы сформировать такую систему, необходимо все металлические части конструкции подсоединить к ГЗШ - главной заземляющей шине, чтобы оттуда опасный для человека потенциал беспрепятственно стекал в грунт.

Зачем нужно уравнивать потенциалы

В большинстве систем энергоснабжения современных зданий и сооружений нулевой провод связан с заземлением через специальную шину. Металлические части бытовой техники, например, корпус утюга или стиральной, посудомоечной машины соединен с «нулем». При этом на фазе при вводе напряжения имеется защитный автомат, отключающий электричество, если произошел пробой изоляции. Но даже при его срабатывании есть вероятность, что ток через нулевой провод попадет на корпус бытового прибора. Если человек одной рукой схватится, например, за корпус посудомоечной машины, где есть напряжение из-за пробоя изоляции, а второй за батарею отопления, соединяющейся с трубопроводом, уходящим в землю, то получит удар тока.

Что такое напряжение? Это разница потенциалов. Если на корпусе бытовой технике, например, 50 вольт, а на заземленном радиаторе «0», получим разницу в 50 В, попадающих на человека. Чтобы этого не произошло, потенциалы надо выровнять, чтобы везде было одно и то же значение. Сделать это можно, если обустроить отдельную систему заземления и правильно подключить к ней металлические части оборудования.

Реальные примеры появления опасного потенциала в городской многоэтажке

Изначально вся система заземления в новом жилом здании исправна и работает в штатном режиме. Иначе здание просто не примут в эксплуатацию. Но вот проходят годы, у кого-то из жильцов начинается ремонт, на первом этаже, к примеру, появляются учреждения, а то и все здание начинают реконструировать. Опасное напряжение на металлических элементах в квартире может появиться в таких распространенных случаях:

1. Жильцы начинают менять металлические трубы на полипропиленовые. В результате пропадает контакт с заземлителем. На теплоноситель надеяться не стоит: вода ток проводит, но сегодня она есть, а завтра ее может и не быть (сезонный ремонт, аварии и т. п.).
2. Кто-то по одному ему известным соображениям решил подключить «ноль» из розетки к радиатору отопления. В итоге во всем доме на появляется потенциал 220 вольт между фазой и батареями.
3. Один из жильцов установил бойлер-нагреватель без заземления. В случае пробоя изоляции фазы напряжение попадает в воду: все ближайшие соседи из крана получат, кроме жидкости, удар током.
4. «Продвинутый» сосед-электрик решил заземлить свою электроплиту через стояк с горячей водой. Теоретически это имеет смысл, т. к. трубопровод уходит в землю и соединен с главной шиной заземления – ГЗШ. Но если другой сосед, который снизу, после ремонта в стояк вставит кусок пластиковой трубы, в случае поломки электроплиты все, кто выше, получат потенциал 127 вольт от крана с горячей водой.

Разница между уравниванием и выравниванием потенциалов

В первом случае речь идет о ликвидации малейшей разницы между токопроводящими поверхностями, доступными для прикосновения человеком. Уравнивание потенциалов имеет отношение к проводникам либо отдельным электроустановкам. Во втором случае имеется в виду уменьшение разности потенциалов на большой площади. Например, бетонный пол в цеху, соединение арматуры в ж/б конструкциях с ГЗШ.

Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП)

Обустраивается при возведении дома с «нуля» либо в ходе его капитального ремонта, реконструкции. Система подразумевает наличие главной заземляющей шины, к которой подсоединяются:

• защитный провод «ноль», подающий питание в здание;
• провод, подключаемый к конструкции заземлителя, при его наличии;
• металлический трубопровод водоснабжения (ГВС, ХВС), канализации, газовое оборудование;
• металлические элементы каркаса строения (арматура, закладные и т. п.);
• части воздуховодов, конструкций систем кондиционирования и вентиляции;
• заземлители молниезащиты 2-й и 3-й категории;
• металлическая оболочка (в ряде случаев называемая «броней») кабелей телекоммуникации.

Подсоединение осуществляется радиальным способом: к одной токопроводящей части идет один проводник от ГЗШ. Площадь сечения проводников ОСУП не допускается меньше ½ такого же параметра самого большого кабеля электрооборудования. Обычно использование проводников с площадью сечения свыше 25 кв. мм (по меди или аналогичных по сопротивляемости току материалов) не требуется. Но в любом случае минимальное значение площади проводов в ОСУП (об этом гласит п. 1.7.137 ПУЭ):

• стальных: 50 кв. мм;
• алюминиевых: 16 кв. мм;
• медных: 6 кв. мм.

После того, как все металлические части подключены к ГЗШ, для чего используются хомуты различных диаметров, сама шина подсоединяется к контуру заземления. При обустройстве ОСУП не допускается:

• соединять проводник, идущие к заземлению с «нулевыми», начиная от ГЗШ;
• использовать последовательное соединение проводников, когда один идет за другим: приемлем только параллельный способ;
• интегрировать в цепи заземляющих (РЕ) проводников коммутационные изделия, прерывающие сплошную заземляющую линию.

Дополнительная система уравнивания потенциалов (ДСУП)

Ее задача – соединение всех открытых для касания токопроводящих частей бытовой техники и сторонних элементов, имеющих отношение, например, к каркасу, фундаменту здания. Сюда же относятся заземляющие контакты бытовых розеток. Т. е. ДСУП обязательно используется там, где существует повышенный риск поражения электротоком. Это когда есть риск касания человеком сразу нескольких не защищенных диэлектриком металлических частей техники и сторонней проводящей частью. Примером могут служить ванные комнаты, душевые. Речь идет не только о полотенцесушитялях, газовых колонках. Если в помещении «теплый пол», нагреватели, помещаемые в цементную стяжку, необходимо закрыть металлической мелкоячеистой сеткой или иной подобной защитой, подключенной к заземлению. Сами нагреватели оснащаются защитой в виде УЗО, рассчитанного на ток до 30 мА.

В обязательном порядке ДСУП должна использоваться только как дополнение к главной системе. Отдельное использование местной системы уравнивания потенциалов не допускается. Проводники допсистемы подсоединяются двумя способами:

• радиальным (к одному отдельному элементу – свой проводник);
• шлейфовым (использование непрерывающейся магистрали).

Подключения производятся в специально выпускаемой коробке уравнивания потенциалов. Здесь несколько открытых металлических частей подсоединяются к общему проводу. Минимально допустимые размеры защитных проводников при площади сечения фазового кабеля в кв. мм:

• меньше или равно 16 - столько же;
• больше 16, но меньше или равно 35 - 16;
• более 35 – половина от этого значения.

Вышеприведенные параметры справедливы в том случае, если защитный и фазовый провод сделаны из одинаковых материалов. При использовании медных жил в кабеле системы ДСУП наименьшее сечение составляет 2,5 кв. мм при использовании механической защиты и 4 кв. мм, если ее нет.

О главной заземляющей шине (ГЗШ)

Это один из основных элементов системы уравнивания потенциалов. Внешне выглядит, как металлическая пластина. Материал ее изготовления – медь или сталь, использование алюминия не допускается. Запрет связан с разностью сопротивлений при контакте с другими металлами: в результате происходит перегрев, болты начинают выгорать, крепление ослабевает, заземление перестает функционировать. Сечение ГЗШ не может быть меньше такого же параметра проводника питающей линии. Еще одно требование к конструкции – возможность быстрого отсоединения/присоединения отдельных проводников. Вместе с тем процедура должна осуществляться только посредством специнструмента.

Где устанавливается ГЗШ и ее маркировка

Обычно это ящик главного ввода в здание. Если шина устанавливается отдельно, место должно быть легкодоступным для обслуживания и недалеко от вводного устройства.  При монтаже в помещениях, куда открыт доступ только квалифицированным специалистам, ГЗШ может находиться в открытом состоянии. Если шина находится в местах, доступных для посещения посторонними лицами, необходимо предусмотреть защитный шкафчик, ящик, запираемый на ключ. При этом на дверцу наклеивается знак заземления на желтом фоне. Внутри обязательно должна быть схема соединений. Здание с несколькими вводными устройствами, должно иметь для каждого из них отдельную шину. Все они соединяются между собой отдельным проводником. Пример маркировки: ГЗШ-22-УХЛ4-ТВ. Расшифровка и другие возможные обозначения:

• ГЗШ: главная заземляющая шина;
• первая цифра означает сечение – 1 – 3х30 мм, 2 – 3х40 мм, 3 – 4х40 мм;
• вторая – число отверстий под болты: 1 – 10, 2 – 15, 3 – 20;
• УХЛ – климатические условия (в данном случае соответствуют центру России);
• последние буквы указывают производителя и место изготовления: в данном случае «Техноэлектро», Воскресенск.

Вне зависимости от конструкции шины для всех изделий приняты общие эксплуатационные нормы:

• рабочий температурный диапазон: от минус 45 до плюс 50 градусов;
• влажность воздуха: до 80%;
• высота над уровнем моря: до 2000 м;
• отсутствие в помещении, где установлена ГЗШ, самовоспламеняющихся частиц газов либо паров;
• неагрессивная окружающая среда: в противном случае возможно разрушение соединений.

При покупке шины необходимо знать характеристики изделия. Кроме размеров, сечения, это максимальный длительный ток. Например, для серийной ГЗШ сечением 160 кв. мм толщиной 3 мм, шириной 20 мм предельный ток составляет 625 А. В комплекте идут стальные болты М8х25 с гайками и шайбами. При заказе указывается количество требуемых отверстий, предпочитаемый способ фиксации к поверхности.