Системы уравнивания потенциалов

Уравнивание потенциалов —  электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов. ПУЭ, п. 1.7.32. Защита от косвенного прикосновения.  

Так как защитное  заземление  (ЗУ) имеет сопротивление, и в случае протекания через него тока оказывается под напряжением, его одного недостаточно для защиты людей от поражения током.

Правильная защита создается путём организации системы уравнивания потенциалов (СУП), то есть электрического соединения и PE проводки, и всех доступных для прикосновения металлических частей здания (в первую очередь водопроводы и отопительные трубопроводы).

В этом случае, даже если ЗУ окажется под напряжением, под ним же оказывается всё металлическое и доступное для прикосновения ,т.е. происходит  растекание  тока по  значительной поверхности,  что снижает напряжение, и как  следствие – риск поражения током.

В кирпичных домах советского периода, как правило, СУП  не организовывалась, в панельных же (1970-е и позже) — организовывалась путем соединения в подвале дома и рамы электрощитков  (PEN) и водопроводов.

 Определения:

 Защитное заземление –заземление, выполняемое в целях электробезопасности – ПУЭ п.1.7.29.

Рабочее (функциональное) заземление – заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки ( не в целях электробезопасности) – ПУЭ п. 1.7.30.

Определение FE для сетей питания информационного оборудования и систем связи дано в следующих пунктах:

«Функциональное заземление: заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал ( иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя )» – ГОСТ Р 50571.22-2000  п. 3.14.

«Функциональное заземление может выполняться путём использования защитного проводника (РЕ-проводника) цепи питания оборудования информационных технологий в системе заземления TN-S.

«Допускается функциональный заземляющий проводник ( FE-проводник ) и защитный проводник (РЕ-проводник) объединять в один специальный проводник и присоединять его к  главной заземляющей шине (ГЗШ)» – ГОСТ Р 50571.21-2000  п. 548.3.1

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, присоединённый к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3 ) заземляющий проводник, присоединённый 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.

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. ГОСТ Р 50571.3-94.

 Система местного уравнивания потенциалов.

Незаземлённая система местного уравнивания потенциалов предназначена для предотвращения появления опасного напряжения прикосновения.

Все открытые проводящие части и сторонние проводящие части, одновременно доступные для прикосновения, должны быть объединены.

Система местного уравнивания потенциалов не должна иметь связи с землёй ни непосредственно, ни посредством открытых или сторонних проводящих частей.

 Обозначения:

РЕ – защитное заземление

FE – рабочее ( функциональное, технологическое ) заземление

Функциональное заземление применительно к учреждениям ЛПУ – для обеспечения нормальной, без помех работы высокочувствительной электроаппаратуры при питании от разделительного трансформатора или согласно техническим требованиям на некоторые виды оборудования

( электрокардиограф, электроэнцефалограф, реограф, рентгеновский компьютерный томограф и тп. ) в помещениях операционных, реанимационных, родовых, палатах интенсивной терапии, кабинетах функциональной диагностики и других помещениях при установке в них указанной аппаратуры.

При отсутствии особых требований изготовителей аппаратуры общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не должно превышать 2 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Где  ГЗШ – главная заземляющая шина защитного заземления.

        ГШФЗ – главная шина функционального ( рабочего ) заземления.

Вариант «А», с точки зрения электробезопасности, допустим только при условии, что аппаратура питается от разделительного трансформатора ( IT – сеть ).

Использовать данный вариант для сетей типа TNS категорически не рекомендуется !

  Рис.2. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функциональног заземления в сети типа TN.

Так как функциональное заземление в отличие от защитного не имеет точки соединения с ГЗШ, а соответственно с нейтралью, то токи короткого замыкания составят не сотни и тысячи ампер, как это происходит при защитном заземлении, а всего лишь десятки ампер. Ситуация усугубится при условии, что FE по заданию выполнено 10 Ом, а в цепи отсутствует УЗО ( вычислительная техника, томографы, рентгеновское оборудование и тд. ).

Максимальный ток короткого замыкания составит 15,7А.

Iкз = 220(В) / (4 + 10)(Ом) = 15,7(А)

При данной схеме питания лучше воспользоваться вариантом «В» или «С», особенно если речь идет о мощном стационарном оборудовании ( рентгенаппараты, МРТ и тд. ).

Помимо сказанного выше, ситуация ( с точки зрения электробезопасности ) осложняется вероятностью возникновения разности потенциалов на раздельных системах заземления, тем более если эти системы заземления находятся в пределах одного помещения см. рис.3.

  1. Шаговое напряжение при срабатывании системы молниезащиты.
  2. КЗ на корпус в сети ТN-S до срабатывания системы защиты
  3. Внешние электромагнитные поля.

Вариант «В» удобен при реконструкции уже действующих объектов. Функциональное заземление при этом нередко выполняют с использованием составного, глубинного заземлителя. Второй положительный момент – функциональные заземлители и заземлители защитного заземления связанные между собой проводником уравнивания потенциала взаимно дублируют друг друга увеличивая надежность системы заземления.

Недостатки по электробезопасности, по сравнению с вариантом «А», либо отсутствуют, либо эффективно снижаются в десятки раз, а «лучевая» схема заземления обеспечивает стабильную работу оборудования.

Вариант «С» последнее время получает широкое распространение при проектировании новых объектов и соответствует высокому уровню электробезопасности.

В отечественных нормативных документах существуют противоречия в необходимости применения функционального заземления для заземления высокочувствительной и ответственной  медицинской аппаратуры. Ниже приведена таблица с указанием документов относящихся к данной теме.

 

 Подробные консультации и стоимость услуг Вы можете получить , связавшись с нами:

 

  • тел/факс: (8212)21-30-20

 

 

 

elkomspec.ru

Защитное заземление. Основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов. Сторонние проводящие части

Согласно Правилам устройства электроустановок (п. 1.7.29), которыми руководствуются в РФ, защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Рассматривая данное определение подробнее, можно сказать, что защитное заземление выполняется преднамеренно и представляет собой электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, у которых есть возможность оказаться под напряжением из-за нарушения изоляции.

Цель защитного заземления – уберечь людей и животных от поражения током.

Цель достигается путем снижения напряжения до безопасной величины (относительно земли) на металлических частях оборудования. При замыкании на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения. Следствием является снижение тока, проходящего через тело при прикосновении.

При электрическом переменном токе промышленной частоты, равным 50 герц, берут во внимание только активное сопротивление человеческого тела и соотносят его с величиной равной 1 кОм. В обычном состоянии сопротивление тела постоянному току соотносится с диапазоном от 3 до 100 кОм, но при длительном прохождении снижается до 300 Ом.


Корпус заземленКорпус без заземления

На рисунках указаны примерные значения, но они позволяют оценить эффективность и необходимость защитного заземления.

Величина тока короткого замыкания и сопротивление системы заземления сильно влияют на ток, проходящий через тело. Максимально допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1 кВ:

  • 10 Ом – при мощности генераторов + трансформаторов ≤ 100 кВА,
  • 4 Ом – во всех остальных случаях.

Нормы рассчитаны с допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1 кВ не должна превышать 40 В.

Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях:

  • напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью,
  • с напряжением 1 кВ и выше – с любым режимом нейтрали.

Обратите внимание!
Присоединение корпусов электроустановки к заземлителю или магистрали заземления необходимо выполнять только отдельным ответвлением. Категорически запрещено последовательное подключение (см. рисунки)!


 

Виды заземляющих устройств

Группировать заземляющие устройства можно следующим образом:

Естественные заземлители

К естественным заземляющим устройствам относятся все конструкции, постоянно находящиеся в земле:

  • металлические конструкции здания и фундаменты;
  • металлические оболочки кабелей;
  • обсадные трубы артезианских скважин.

Категорически запрещено использовать в качестве заземлителей:

  • газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями;
  • алюминиевые оболочки подземных кабелей;
  • трубы теплотрасс;
  • трубы холодного и горячего водоснабжения.

К естественному заземлителю необходимо минимум 2 подключения в разных местах.

Искусственные заземлители

Искусственное заземление является специальным подсоединением к заземляющему устройству. К искусственным заземлителям относятся:

  • стальные трубы определенных размеров;
  • полосовая сталь толщиной от 4 мм;
  • угловая сталь от 4 мм;
  • прутковая сталь определенных размеров.

Пользуются популярностью глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами. Они существенно превосходят традиционные методы по долговечности и затратам на изготовление заземлителя.

Специфические проблемы существуют для грунта в условиях вечной мерзлоты. Здесь эффективным решением могут стать системы электролитического заземления:



Состояние обычного заземлителя через несколько лет эксплуатации в вечномерзлых грунтах.Пример схемы электролитического заземлителя

Примечания:

  • Достоинство контурного заземления состоит в выравнивании потенциалов в защищаемой зоне и уменьшении напряжения шага.
  • Выносные заземлители позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.
  • Более подробную информацию о заземлителях можно найти в ГОСТ Р 50571.5.54-2013 «…Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов».

 

Основная система уравнивания потенциалов

Под основной системой уравнивания потенциалов понимается создание эквипотенциальной зоны в пределах электрооборудования. Цель создания – обеспечить безопасность человека и оборудования в экстренных ситуациях: срабатывание системы защиты от молний, занос потенциала, коротком замыкании.

В электрооборудовании до 1 кВ основная система уравнивания потенциалов соединяет перечисленные проводники:

  • нулевой защитный РЕ- или РЕN-проводник питающей линии в системе TN;
  • заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;
  • заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;
  • металлические конструкции здания: трубы коммуникаций, части каркаса здания и централизованных систем вентиляции и кондиционирования;
  • заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;
  • заземляющий проводник функционального, действующего, заземления при его наличии и отсутствии ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;
  • металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

По Правилам устройства электроустановок (п. 1.7.82) все указанные составляющие должны присоединяться к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов – это и является соединением с основной системой уравнивания потенциалов.

На рисунке указан специализированный искровой разрядник с малым напряжением срабатывания для систем уравнивания потенциалов.

Элемент, который не соединен с главной заземляющей шиной, является очень грубым нарушением целостности основной системы уравнивания потенциалов. Появление разности потенциалов, которое может привести к возникновению искры, – непосредственная угроза жизни человека и безопасности объекта.

 

Система дополнительного уравнивания потенциалов

Правила устройства электроустановок (п. 1.7.83) предписывают соединение друг с другом всех одновременно доступных прикосновению открытых проводящих частей стационарного электрооборудования и сторонних проводящих частей. К ним относятся:

  • доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания,
  • нулевые защитные проводники в системе TN,
  • защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, в том числе защитные проводники штепсельных розеток.

Система дополнительного уравнивания потенциалов служит для существенного улучшения электробезопасности в помещении. Формирование эквипотенциальной зоны по принципу основной системы уравнивания потенциалов происходит за счет коротких проводников защитного заземления и уравнивания потенциалов, сведенные на шину.

На рисунках выше можно заметить значительные изменения схемы электропитания. Соединение контактов заземления розеток и клемм заземления стационарных приборов на шину дополнительного уравнивания потенциалов является крайне важным! В случае отсутствия соединений корпусов приборов с шиной, система все равно сохранит свою эффективность по безопасности. Если же земли розеток и приборов не подключены к шине, электробезопасность ухудшается в разы.

 

Сторонняя проводящая часть

Проводник, который не является частью электроустановки, называется сторонней проводящей частью. Формальным примером служат металлическая дверная ручка или петля.

Можно ориентироваться на 2 принципа, согласно которым выбираются части для подключения на шину дополнительного уравнивания потенциалов. Задача – не делать систему чрезмерно перегруженной.

  • Фактическая или потенциальная возможность связи с «землей».
  • Возможность появления потенциала на сторонней проводящей части при аварии электрооборудования в процессе эксплуатации.

В таблице ниже приведены примеры сторонних проводящих частей, которые стоит или нет подключать к шине дополнительного уравнивания потенциалов:

Вопросы, связанные с уравниванием потенциалов в ванных и душевых помещениях, регулируются циркуляром № 23/2009.

Один из распространенных вопросов: может ли быть сторонней проводящей частью водопроводная вода, подающаяся по пластиковым трубам? Указанный циркуляр дает такой ответ: « …Водопроводная вода нормального качества …не рассматривается как сторонняя проводящая часть». Это означает, что такая возможность существует, как минимум из-за значительного присутствия различных железистых соединений в воде. Циркуляр рекомендует использовать токопроводящие вставки на отводах от стояков водопровода, подключив их к шине дополнительного уравнивания потенциалов.

 

Практика выполнения дополнительной системы уравнивания потенциалов

Наиболее распространенные варианты создания шин системы дополнительного уравнивания потенциалов:

  • С использованием стандартных коробок уравнивания потенциалов (КУП).
  • Стальная шина 4х40 (4х50) с приварными болтами опоясывающая помещение.
  • Стальная шина, уложенная в стандартный пластиковый короб.
  • Использование шины заземления в РЩ (для небольших помещений).
  • С использованием специализированного щитка типа ЩРМ – ЩЗ (встроенный щиток с шиной 100 мм2 (Cu) со степенью защиты IP54).

Выполнение двух требований является обязательным:

  • возможность осмотра соединения,
  • возможность индивидуального отключения.

Длина проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов, соединяющих контакты штепсельных розеток, сторонние проводящие части и корпуса электрооборудования, должна быть не более 2,5 метров. Сечение от 2,5 до 4 кв.мм Сu (ПВ-1, ПВ-3). Подробнее на рис. 1.7.7 в ПУЭ п. 1.7.82.

Для электроустановки в здании с применением негорючих (ВВГнг –FRLS) кабелей использовать кабеля марки ПВ-1, ПВ-3 (проводники уравнивания потенциалов от дополнительной системы уравнивания потенциалов до ГЗШ или щитовой шины заземления) следует аккуратно. Если ПВ-1 и ПВ-3 уложить рядом с негорючими кабелями, то система (в теории) превращается в распространяющую пламя. Чаще всего контролирующие органы относятся к этому спокойно, однако иногда лучше использовать негорючие одножильные кабеля той же марки с нанесением соответствующей маркировки.

Необходимо учесть и заранее проверить: для зданий детских дошкольных учреждений, больниц, специальных домов престарелых и других учреждений применяемые пластиковые короба и линолеум должны иметь сертификат о невыделении токсичных веществ при горении.

В ГОСТ Р 50571.28 п.710.413.1.6.3 сказано: «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) наиболее подходящий вариант № 5, схема которого представлена на рисунке выше.

 

Технический директор компании ЗАО «НПФ Полигон»
Соснин Владимир Вячеславович
тел.: (812) 327 07 06
e-mail: [email protected]

www.medelectro.ru

Проводники системы уравнивания потенциалов / ПУЭ 7 / Библиотека / Элек.ру

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности

Проводники системы уравнивания потенциалов

1.7.136. В качестве проводников системы уравнивания потенциалов могут быть использованы открытые и сторонние проводящие части, указанные в 1.7.121, или специально проложенные проводники, или их сочетание.

1.7.137. Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов должно быть не менее половины наибольшего сечения защитного проводника электроустановки, если сечение проводника уравнивания потенциалов при этом не превышает 25 мм2 по меди или равноценное ему из других материалов. Применение проводников большего сечения, как правило, не требуется. Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов в любом случае должно быть не менее: медных — 6 мм2, алюминиевых — 16 мм2, стальных — 50 мм2.

1.7.138. Сечение проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов должно быть не менее:

  • при соединении двух открытых проводящих частей — сечения меньшего из защитных проводников, подключенных к этим частям;
  • при соединении открытой проводящей части и сторонней проводящей части половины сечения защитного проводника, подключенного к открытой проводящей части.

Сечения проводников дополнительного уравнивания потенциалов, не входящих в состав кабеля, должны соответствовать требованиям 1.7.127.

  • Twitter
  • Facebook
  • ВКонтакте
  • Google+
  • Mail.ru
  • Одноклассники

www.elec.ru

Проектирование системы уравнивания потенциалов в системе TN

Согласно нормативных документов, в каждом здании должна быть выполнена основная система уравнивания потенциалов. В данной статье будут рассмотрены следующие вопросы:

  1. Основная система уравнивания потенциалов.
  2. Дополнительная система уравнивания потенциалов.
  3. Функциональное заземление.

Основная система уравнивания потенциалов объединяет между собой следующие проводящие части электроустановки:

  • защитный проводник (РЕ-проводник или РЕN-проводник) питающей сети в;
  • заземляющий проводник, присоединенный к повторному заземляющему устройству электроустановки;
  • металлические трубы коммуникаций, входящих в здание;
  • металлические части каркаса здания;
  • металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования. При наличии децентрализованных систем вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды следует присоединять к шине PЕ шкафов питания кондиционеров и вентиляторов;
  •  заземляющее устройство систем молниезащиты II и III категорий;
  •  заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления.

Все эти проводящие части соединяются между собой на ГЗШ. ГЗШ – главная заземляющая шина электроустановки, которая устанавливается в вводном устройстве здания (ВРУ, ГРЩ). Внутри вводного устройства в качестве ГЗШ следует использовать шину PE. В случае необходимости, например при реконструкции, разрешается устанавливать ГЗШ рядом с вводным устройством здания. ГЗШ может быть медной либо стальной. Сечение отдельно установленной ГЗШ должно быть не менее сечения PEN (PE) питающего проводника.

При наличии в здании несколько обособленных вводов (несколько ВРУ), ГЗШ устанавливается в каждом ВРУ. Эти шины должны соединяться между собой проводником уравнивания потенциалов.

Система уравнивания потенциалов

Повторное заземляющее устройство выполняют двумя вертикальными электродами по 5м, соединенными между собой горизонтальным заземлителем. Диаметра вертикального заземлителя 16мм2. В качестве горизонтального заземлителя и проводника, соединяющего заземлитель повторного заземления с ГЗШ, применяют стальную полосу. Минимальное сечение полосы 75мм2, минимальная толщина – 4мм. Сопротивление повторного заземлителя не нормируется.

Сечение проводника уравнивания потенциалов выбирается в зависимости от сечения питающего кабеля и должно быть не менее половины сечения питающего кабеля. В любом случае не менее 6мм2 и не более 25мм2 по меди. В основном прокладывают стальную полосу или провод ПВ1, можно одножильный кабель. При использовании провода, для ответвления от магистрали я применяю ответвительные сжимы.

Я никогда не использую в качестве проводников системы уравнивания потенциалов сторонние проводящие части, хотя нормативы допускают. Чтобы было меньше вопросов от экспертизы, проще заложить отдельный проводник.

Дополнительную систему уравнивания потенциалов предусматривают в душевых и ванных комнатах. Для этих целей прокладывают провод ПВ1×2,5мм2 в ПВХ трубе или ПВ1×4мм2 без защиты. Проводник дополнительной системы уравнивания потенциалов присоединяется к квартирному щитку (шина PE) или другому силовому щитку. Таким образом дополнительная система уравнивания потенциалов соединяет все токопроводящие части ванной комнаты с PE шиной квартирного щитка.

При наличии в здании  средств вычислительной техники, в здании должен быть предусмотрен контур информационного (функционального) заземления (ТЕ или FE). Этот контур должен иметь электрическую связь с ГЗШ здания. Проводники функционального заземления выполняют сечением не менее 10мм2 по меди. Сопротивление функционального заземлителя должно быть не более 4 Ом. Лично я всегда использовал провод сечением 25мм2.

Перечень нормативных документов по проектированию системы уравнивания потенциалов:

  1.  ТКП 45-4.04-149-2009. Системы электрооборудования жилых и общественных зданий. Правила проектирования.
  2.  ТКП 339-2011. Электроустановки на напряжение до 750 кВ…
  3.  ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок.
Советую почитать:

220blog.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о