В чём может быть опасность системы уравнивания потенциалов?

  • 359
  • Поделиться
  • Пожаловаться

Александр Ярошенко, практикующий электрик и электротехник, а также автор блога «СамЭлектрик.ру» сегодня продолжит тему, затронутую ранее и касающуюся СУП. Только в этот раз он будет рассказывать не о её преимуществах, а о коварных опасностях, поджидающих нерадивого пользователя, если он не совсем хорошо представляет, что такое система уравнивания потенциалов, как её следует применять и нужно ли применять в отдельных случаях. Информация крайне полезна, усилена ГОСТами, стандартами, наглядными схемами и правилами, а значит, поможет лучше понять проблему, сохранив жизнь и здоровье в целости и сохранности. Поэтому читаем, вникаем, рассуждаем и делаем выводы.

В предыдущей статье мы рассуждали о том, что система уравнивания потенциалов (СУП) обязательна, так как она может предотвратить поражение электрическим током. Сейчас поговорим об обратном — о том, в каких случаях и почему СУП может быть опасна.

В этих случаях отключения питания при помощи коммутационных аппаратов не произойдёт, что может привести к фатальным последствиям. А ведь автоматическое отключение питание при помощи автоматических выключателей или УЗО (ВДТ) — это основная защитная мера в электроустановках.

Неправильная организация СУП

СУП является дополнительной защитной мерой, если не сработает основная — автоматическое отключение питания. Система уравнивания потенциалов позволяет значительно снизить возможность поражения электрическим током, которая может появиться из-за разности потенциалов на корпусах приборов или на других металлических поверхностях. Точнее, между ними.

Причины и физику появления потенциала мы разобрали в первой части статьи.

Первое, что приходит в голову для обеспечения безопасности человека в контексте данной статьи — нужно соединить проводниками все доступные для прикосновения металлические части оборудования. В этом случае, даже если на какой-либо из металлических поверхностей появится повышенный потенциал (по отношению к земле), опасности для человека при прикосновении он представлять не будет, так как этот потенциал будет распределён равномерно. Я говорю про случай, когда СУП по какой-то причине не подключен к защитному проводнику.

По этой причине не испытывают никакого дискомфорта птицы, сидящие на высоковольтных проводах.

Вроде всё правильно и надёжно? Однако только одно соединение проводниками всех металлических поверхностей не сможет обеспечить эффективную защиту. Здесь скрыта важная ошибка в организации СУП. Соединив все металлические поверхности между собой, мы организовали местную систему уравнивания потенциалов (МСУП), у которой есть большой недостаток — отсутствие электрического контакта с землёй.

Земля также имеет потенциал, который равен нулю, а это значит, что человек, находясь на заземлённой поверхности и прикасаясь к любой из соединённых металлических частей, может получить удар электрическим током, ведь в этом случае, разность потенциалов будет присутствовать.

Для соединения проводников, которые обеспечивают уравнивание потенциалов и заземляющего устройства, применяется главная заземляющая шина (ГЗШ). Причём ГЗШ может являться шиной РЕ внутри вводного щитка, если такой щиток всего один. Но ГЗШ может располагаться и за пределами вводного щита, например, когда есть несколько вводов в здание. В этом случае количество шин РЕ должно соответствовать числу электрощитов, а количество ГЗШ должно быть равно числу вводов в здание. В противном случае вся система может работать неэффективно.

Каждый РЕ-проводник должен быть подключён к шине РЕ или ГЗШ, здесь последовательное соединение не допускается.

При соединении всех металлических поверхностей с помощью РЕ-проводников и при их отдельном подключении к ГЗШ, к которой, в свою очередь, подключено заземляющее устройство, образуется система уравнивания потенциалов (СУП), которая будет работать правильно. Посмотрим на эту проблему с другой стороны.

Опасность местной СУП

Для дополнительной защиты, особо опасных в отношении поражения электротоком помещений, применяется ДСУП. В качестве примера можно привести ванную и душевую комнаты, а также сауны или бани.

Для организации ДСУП открытые проводящие части при помощи проводников уравнивания потенциалов соединяют вместе посредством зажимов или клемм в коробке уравнивания потенциалов (КУП). Далее РЕ-шину в КУП отдельным проводником соединяют с РЕ-шиной или ГЗШ.

Согласно п.7.1.88 ПУЭ, не допускается использовать для саун, ванных и душевых помещений системы местного уравнивания потенциалов. Давайте разберемся, почему. Если для мокрого и влажного помещения организовать ДСУП, существует очень большая опасность, что она превратится в систему местного уравнивания потенциалов (МСУП), если провод, соединяющий ДСУП и ОСУП (дополнительную и основную СУП), оборвётся.

На картинке изображена местная СУП, которая защитит от разности потенциалов, например, между водонагревателем (из-за пробитого ТЭНа) и трубой водоснабжения. Система будет своеобразным шунтом, который сведёт любое напряжение между корпусами приборов к нулю.

Система местного уравнивания потенциалов
Система местного уравнивания потенциалов. Шина в КУП никуда не подключена

Однако источником опасности может служить мокрый пол, который всегда имеет электрическую связь с арматурой фундамента, землёй и, в конечном счёте, с нейтралью трансформатора на ТП, питающего данную квартиру. В результате, например, из-за пробоя ТЭНа появится потенциал между умывальником и полом. Человек, стоящий босыми ногами на мокром полу, открывая кран умывальника, будет очень недоволен этой ситуацией. Поэтому подключению нулевых защитных (заземляющих) проводников должно уделяться большое внимание.

ПУЭ, п.1.7.142 гласит:

  • Присоединения заземляющих и нулевых защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов к открытым проводящим частям должны быть выполнены при помощи болтовых соединений или сварки.
  • Присоединения оборудования, подвергающегося частому демонтажу или установленного на движущихся частях или частях, подверженных сотрясениям и вибрации, должны выполняться при помощи гибких проводников.
  • Соединения защитных проводников электропроводок и ВЛ следует выполнять теми же методами, что и соединения фазных проводников.
  • При использовании естественных заземлителей для заземления электроустановок и сторонних проводящих частей в качестве защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов контактные соединения следует выполнять методами, предусмотренными ГОСТ 12.1.030 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».

Учтены все моменты, чтобы максимально снизить вероятность преднамеренного или случайного (аварийного) отсоединения защитного проводника РЕ и проводников уравнивания потенциалов. Например, такой провод можно отсоединить только при помощи инструмента (отвертки, ключа или бокорезов). А там, где есть вибрация, нужно использовать только гибкий провод — ведь моножила может обломиться!

Но если подключить СУП к заземлению, могут появиться ещё большие проблемы, которые могут свести на нет все старания по её устройству. Разберём такие случаи подробнее.

Индивидуальная СУП в многоквартирном доме

Выше мы разобрали ситуацию в частном доме, который является отдельно стоящей электроустановкой. Рассмотрим теперь многоквартирные дома.

У подавляющего большинства многоэтажек, построенных в советское время, применяется система TN-C. Основным её достоинством была дешевизна и простота. К потребителю приходили четыре провода при трёхфазной системе или два провода при однофазной системе питания.

Строго говоря, такая система не является системой TN-C. Чаще всего в старых домах вообще никакого заземления нет, и в случае попадания фазы на корпус электроприбора никакой автомат не сработает. Корпуса приборов в лучшем случае занулены. В лучшем случае — в подъезде. Это вызовет в случае КЗ на корпус отключение питания. Но это не точно из-за низких токов КЗ в старом жилфонде. Такое подключение очень опасно для человека и запрещено в ПУЭ.

Система TN-C предполагает объединение нулевого проводника с защитным проводником на всём протяжении. Этот проводник подключается к заземлённой нейтрали. Получается, что все металлические части и корпуса приборов, на которых может появиться электрическое напряжение, подключены к глухозаземлённой нейтрали.

Принцип работы СУП предполагает, что потенциал на всех подключённых к ней частях будет одинаковым. Однако если произойдёт обрыв нулевого проводника, то на корпусе приборов, которые подключены к СУП, может появиться напряжение, опасное для человека.

А теперь ключевой вопрос: что теперь будет, если в соседней квартире СУП отсутствует? Повышенный потенциал может появиться, к примеру, на стояке водоснабжения в результате пробоя изоляции внутри стиральной машины. Более того, напряжение может появиться и в результате нормального её функционирования из-за особенностей входного фильтра, на котором фаза делится пополам на конденсаторах фильтра и попадает на корпус.

Обрыв нуля
Обрыв нуля на вводе в квартиру

На схеме видно, что в квартире № 1 просто не будет работать техника. А вот в квартиру № 2 пойдет уже опасный потенциал! Поэтому уравнивание потенциалов в этом случае выполнять нельзя.

Влияние сопротивления

Даже при правильно организованной системе заземления и правильно установленной СУП есть вероятность появления повышенного потенциала на металлических трубах и других частях.

Подобная ситуация может возникнуть, даже если заземление будет подключено непосредственно к СУП. Даже без всякого обрыва потенциал может быть на всех металлических поверхностях, подключённым к заземлению.

Квартира № 2 в опасности, квартира № 1 в норме
Квартира № 2 в опасности, квартира № 1 в норме

Дело в том, что в многоэтажных домах, к примеру, потенциал металлической водопроводной трубы будет разным. На входе в дом труба может иметь нулевой потенциал, так как будет подключена к ГЗШ, которая находится рядом. На верхних этажах, например, при пробое изоляции электроприбора, подключённого к СУП, потенциал этой трубы может быть выше нуля, так как будет сказываться величина сопротивления из-за её значительной протяжённости.

Несмотря на то, что во всех новых квартирах водопроводные и канализационные трубы пластиковые, расслабляться не стоит. Жидкость, которая в них течёт, проводящая. И рано или поздно она контактирует с другими проводящими частями — например, с телом человека. В результате всё равно может создаваться опасная разность потенциалов. Чтобы понять, как такое происходит, надо рассматривать весь многоквартирный дом в целом, учитывая, что питание дома — трехфазное.

Как быть и что делать?

Если компания, предоставляющая услуги электроснабжения, планирует реконструкцию электрической проводки и замену системы заземления на более современную, такую как TN-C-S, можно подготовить систему уравнивания потенциалов, но не подключать её.

Безопасность в таких случаях обеспечивается применением дополнительной системы уравнивания потенциалов. В электрощите, который находится на этаже или в квартире, к РЕ — шине или к РЕN — шине подключают проводники ДСУП. К этим проводникам, в свою очередь, подключаются все металлические части систем водоснабжения, канализации, вентиляции и отопления. Также крайне рекомендую устанавливать УЗО (ВДТ), которое в любом случае сделает жизнь безопаснее.

Если интересно, смотрите, что говорит на эту тему Алекс Жук:

Если моё мнение по данному вопросу показалось неубедительным, 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, а также ГОСТ Р 58698-2019 (Национальный стандарт российской федерации. Защита от поражения электрическим током. Общие положения для электроустановок и электрооборудования).

Как видите, источников документации по этой теме множество, и разобраться в них весьма непросто. Но делать это нужно, ибо правильное понимание основных принципов, законов, порядков и правил электротехники и электробезопасности, а также организации надёжных и безопасных электросистем — вопрос жизни и смерти, без преувеличения.

Заключение

Без современных электрических приборов нельзя достигнуть привычного уровня комфорта. Однако при ошибках подключения или при повреждении изоляции электричество в одно мгновение может стать врагом. Только правильно подобранные и подключённые системы защиты способны обеспечить безопасность человека от электротравм.

Источник: Александр Ярошенко/«СамЭлектрик.ру»

Ярошенко Александр Александрович
Все новости и публикации пользователя Ярошенко Александр в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Лента публикаций