Контур заземления и система уравнивания потенциалов в частном жилом доме. Часть 2

После выполнения работ, описанных впредыдущей статье, подключение электричества к дому должно пройти без проблем, так как контур заземления на вводе в дом имеется, и сопротивление контура заземления укладывается в допустимые нормы. В данной статье мы расскажем о том, как обеспечить дополнительную защиту с помощью системы уравнивания потенциалов.

Стоит добавить, что в случае официального выполнения работ (при новом строительстве, при реконструкции электроустановки), в части, касающейсяустройства заземления, в горэлектросеть нужно предоставить пакет документов.

Документы на заземление

1. Паспорт заземляющего устройства.
2. Акт освидетельствования скрытых работ.
3. Протокол, свидетельстующий о том, что было замереносопротивление контура заземления.
4. Протокол проверки состояния металлической связи электрооборудования с заземляющим устройством.

С учётом важности вопроса (безопасность жильцов, строения) имеет смысл потратить ещё немного сил и времени на то, что бы довести работы по обеспечению безопасности до современных норм и требований. Приёмку выполненных работ и подключение электричества к дому произведут и без этих работ, но после их проведения, вы будете чувствовать себя спокойнее. Для приведения системы электробезопасности в своём доме к современным нормативным требованиям, должно быть сделано следующее:

Организована система уравнивания потенциалов

Преобразована система электропитания дома стипа TN-Cнатип TN-S.

Система уравнивания потенциалов

Место для устройства контура повторного заземления мы выбирали с учётомудобства его монтажа,экономии расходаматериалов, уменьшения объёма работ и т. д. Такой подход:

1. Правомерен, так как для электроустановок с рабочим напряжением до 1000В можно использовать выносной контур заземления.
2. Экономически оправдан (сопротивление контура заземления должно укладываться в нормы не зависимо от бюджета).

В то же время, контур повторного заземления, являясьвыносным контуром заземления, имеет существенные, с точки зрения обеспечения безопасности, недостатки. Чтобы было понятно, о чём идёт речь, рассмотрим рисунок ниже (в качестве примера приводится примерное расположение участка, строений и места расположения повторного контура заземления для своего случая).

Как видно из рисунка, выносной контур заземления (в нашем случае, контур повторного заземления) располагается вне территории, на которой установлено электрооборудование. Разместивконтур заземления таким образом, можно столкнуться с двумя существенными проблемами:

1. С учётом конечности сечения проводников и в зависимости от удаленностиустановленногоэлектрооборудования от места расположения повторного контура заземления, егосопротивление будет изменяться. В этом случае, сложно обеспечить срабатывание защитных аппаратов по ихвремени срабатывания (быстродействия),в соответствии с нормативными требованиями;
2. При неблагоприятных условиях, например, при коротких замыканиях (КЗ) на землю, при близких грозовых разрядах и т. п. между открытыми токопроводящими частями, как самой электроустановки, так и токопроводящих частей строительных конструкций, инженерных коммуникаций, может возникать разность потенциалов.

Для того чтобы минимизировать указанные недостатки, нужно, чтобы присутствоваласистема уравнивания потенциалов.

Но, прежде чем перейти к описанию работ, рассмотрим некоторые базовые определения, без понимания которых, читатель может не уловить сути выполняемых работ. Итак, рассмотрим три важныхопределения, которые, с точки зрения выполнения работ, по внешним признакам выглядят идентичными, но имеют принципиально разную суть (целевое назначение):

• защитное зануление
• защитное заземление
• система уравнивания потенциалов

В данном случае, проводник N (в современной терминологии — проводник PEN) выполняет одновременно две функции. N — какрабочий нулевой проводник, обеспечивает работу (доставку электроэнергии) дляэлектропотребителей. PE — как защитный проводник, обеспечивает отключениеэлектрооборудования при однофазных коротких замыканиях, и отключение электрооборудования при попадании фазного напряжения на корпус прибора.Смысл работы защитного зануления заключается в следующем. Например, при попадании фазного напряжения на корпус прибора (электроплиты) при повреждении изоляции фазного проводника, образуется электрическая цепь тока короткого замыкания (так как корпус прибора, через клемму 3 присоединён к проводнику N). Ток короткого замыкания (который многократно превышает нормальный рабочий ток) приводит к срабатыванию защитного автомата в цепи питания электроустановки, и установка обесточивается.Но у защитного зануленияесть целый спектрнедостатков, из которых наиболееважные:

1. Во-первых, защитное зануление используется только в 4-проводнойтрёхфазной системе электроснабжения (TN-C), которая к применениювнутрижилых строенийзапрещена современными нормативными документами. (Основные понятия, свойства и особенности системы TN-C рассмотрим подробнее позже);
2. Из-за невозможности полноценного использования в данной системе устройств защитного отключения (УЗО), защитное зануление не позволяет обеспечить гарантированной безопасности человека от поражения электротоком, так же, как и обеспечить пожарную безопасность строения;
3.При защитном занулении, использовать систему уравнивания потенциалов, как элемента безопасности человека, не только нельзя, но и опасно.

В случае защитного заземления, использование отдельногозащитного проводника (РЕ) позволяет обеспечить, за счёт использования в схеме электропитания установкиустройств защитного отключения (УЗО) и системы уравнивания потенциалов, полную защиту человека от поражения электротоком и защиту строения от возгорания приаварии в электроустановке.В данном случае, проводник (PE) тоже выполняет две функции:

1. Функцию защитного проводника (при попадании фазного напряжения на открытые токопроводящие части электроустановки и при возникновении токов утечки при повреждении изоляции).
2. Функцию уравнительного проводника (проводника, уравнивающего потенциал открытых токопроводящих частей электрооборудования внутри помещений).

Более подробно об использовании УЗО можно посмотреть в одной из предыдущих моих статей.

Говоря о системе уравнивания потенциалов,для наглядности, воспользуемся фото ниже, на которойпоказан фрагмент типовой ванной комнаты.

Представим себе человека, который принимает ванну. Близко расположенны к ванной обычнотрубы (горячей и холодной воды, канализации), полотенцесушитель и т. д., их сложно отнести к потребителям (и тем более к источникам) электроэнергии. Поэтому говорить о защитном занулении или защитном заземлении данного оборудования (ванна, трубы и т. п.) не правильно. Но реалиитаковы, что случаи гибели людей в ванной происходят с завидной регулярностью.Почему люди гибнут, соприкасаясь с предметами, на которые электроэнергия не подаётся?Причин может быть много, но их суть — одна. Возникновение разности потенциалов междуотдельными (гальванически не связанными между собой) строительными конструкциями, инженерными коммуникациями и т. д.В зависимости от конкретной ситуации разность потенциалов может составлять от единиц вольт, до нескольких десятков идаже сотен вольт. Для того чтобы обезопасить человека в похожих ситуациях, необходимо устройство системы уравнивания потенциалов. Суть которой заключается в том, что необходимо все токопроводящие части строения, инженерных коммуникаций (т. е. не только токопроводящие части электрооборудования ) объединить между собой металлической связью, с последующим присоединением к заземляющему устройству.

Последовательность и порядок выполнения работ

В качестве естественных заземлителейдля системы уравнивания потенциалов на участке я использовал металлоконструкции гаража, мастерской, крытого навеса для хранения материалови крытого крыльца (на входе в жилой дом). На фото ниже показаны металлические стойки крытого навеса, которые были использованы в качестве естественных заземлителей. Кстати, глубина заложения этих труб не очень большая, примерно, 1м 20 см, между собой соединены такой же трубой.

Для соединения естественных заземлителей между собой я использовал стальную полосу размером в сечении 25×4 мм. Предварительно стальную полосу очищал от ржавчины (использовал дрель с насадкой). Это необходимо как для качественной сварки, так и для последующей защитной покраски. Крепление полосы к стенам строения осуществлял механическим способом с интервалом примерно 1 м. Полосы между собой для сварочного соединения соединял внахлёст, примерно (80-100) мм. Ниже на фото показаны фрагменты выполнения работ.

После соединения всех естественных заземлителей стальная полоса должна быть в обязательном порядке защищена. В данном случае стальную полосу покрасил чёрной краской для наружных работ, что показано на фото ниже.

При выполнении работ по устройству системы уравнивания потенциалов возникла небольшая проблема.

Вести заземляющий проводник между хозпостройками и жилым домом было не по чему, так как на данном участке отсутствовала строительная часть. Как решил проблему, показано на фото ниже, пояснений вроде не требуется. Единственное, что необходимо отметить (фото ниже справа). В качестве дополнительного элемента при установке стальной полосы, использовал дополнительный вертикальный заземлитель. Делать это было не обязательно, но дополнительное снижение омического сопротивления заземлителя не помешает, тем более глубина заложения естественных заземлитетелй не очень большая.

После обвязки (соединения между собой) всех естественных заземлителей на участке, такой же стальной полосой, подключаем их к повторному контуру заземления на вводе в дом (показано на фото ниже). Если читатель помнит по предыдущей статье,вывод контура повторного заземления был присоединён при помощи сварки к стальной конструкции входной двери с наружной стороны двери (фото ниже слева). Теперь мы подключаем стальную полосу от системы уравнивания потенциалов, к той же стальной конструкции дверного проёма, но с внутренней стороны (фото ниже справа). Что собственно и показано на двух фото ниже.

Таким образом, мы «замкнули» систему уравнивания потенциала на наш контур заземления.

Следующий важный момент заключается в том, что к выполненной системе уравнивания потенциала необходимо подключить все токопроводящие конструктивные части в самом доме (обычно это трубы (металлические)отопления, входящие в дом трубы водоснабжения, газоснабжения, токопроводящие части строительных конструкций и т. д.).

Естественные заземлители на участке были соединены сметаллическими стойками навеса крыльца на входе в дом. Используя стальную полосу (сечением 25×4) по строительной конструкции крыльца и стальной пруток (Ǿ 12 мм) для прохода через стену, я завёл проводник от системы уравнивания потенциала внутрьдома.Ниже на фото показано выполнение работ (метками обозначены: 1-1 ввод проводника с улицы, 1-2 вывод проводника внутри дома).

Аналогичным образом выполняем работы посоединению естественных заземлителей внутри дома, которые также необходимо подключить к нашей системе уравнивания потенциалов. Я, например, внутри дома включил в общий конур заземления заземляющее устройство в котельной и металлоконструкцию для санузла. Чтобы не загромождать статью лишними текстом и фото, и не тратить время, своё и читателя, рекомендую посмотреть мои предыдущие статьи, в частности:"Котельная своими руками: безопасность превыше всего" и " Устройство душа в частном дом «, после прочтения, которых станет понятно, что можно и нужно заземлять внутридома.

Дополнительные мероприятия по обеспечению надёжности заземляющего устройства

От качества и надёжности выполненных работ по устройствузаземляющего устройства зависит безопасность потребителей, поэтому в нормативных документах предъявляются особые требования к выполнению данных работ. Отметим основные требования:

• Выбор материалов для заземляющего устройства (допускается сталь, медь, запрещается использовать алюминий, арматуру)
• Защита проводников заземляющего устройства (сталь оцинкованная, омеднённая, для чёрной стали обязательна покраска), механическая защита от повреждений и т. д.
• Выбор сечения проводника (для различных материалов и профиля рекомендованы соответствующие размеры в сечении)
• Надёжность контактных соединений (в земле допускается только сварка, на поверхности допускается сварка и болтовое соединение и т.д.

Одним словом, смысл всех требований — обеспечить надёжное и непрерывное соединение токопроводящих частей электроустановок (электрооборудования) и токопроводящих частей строительных конструкций к заземляющему устройству, при любых обстоятельствах и катаклизмах.

В процессе выполнения работ мы практически использовали весь рекомендованный арсенал (сварка, покраска, выбор материалов и сечения проводников и т. д.). В качестве дополнительной меры по обеспечению надёжности присоединения потребителей к заземляющему устройству, в учётно-распредилительном шкафу внутри домая использовал дополнительный (дублирующий) проводник заземления.

Типовой вариант подключения заземляющего устройства внутри дома показан ниже. Заземляющий проводник от контура заземления заводится в шкаф на фасаде дома (фото ниже слева), где он соединяется с корпусом шкафа и с проводникомN (PEN) и далее посредством силового кабеля (ВВГ 4×10) заводится (фото ниже справа)в пристрой дома, а затем в учётно-распределительный шкаф.

В учётно-распределительном шкафу (см. фото ниже) проводник PEN подключается под болт в верхней части шкафа (участок подключения показан контуром 1).

Дополнительный вариант. Пользуясь тем, что внутри самого строения также имеется заземляющее устройство, соединённое с контуром повторного заземления через систему уравнивания потенциала, я присоединил дополнительным медным многожильным проводом сечением 10 мм 2 корпус учётно-распределительного шкафа в нижней части шкафа, также под болт. Таким образом, в результате дублированного подключения корпуса шкафа к заземляющему устройству, мы практически исключаем, с высокой вероятностью, случай, когда электрооборудование дома окажется без связи с заземляющим устройством, что и показано на фото ниже.

После того как мы соединили все токопроводящие части (строительных конструкций, инженерных коммуникаций) на участке и в доме, и присоединили их к заземляющему устройству на вводе в дом, можно говорить о том, что мы завершили первый этап работ по устройству системы уравнивания потенциалов — т. е. мы выполнили основную систему уравнивания потенциалов.

Посмотрим, чего мы добились и что получили в результате выполненных работ. Ниже на фото показаны результаты повторного замера сопротивления заземляющего устройства до и после устройства системы уравнивания потенциалов.

Во-первых, за счёт использования естественных заземлителей на участке и в доме, мы получили, почти пятикратное (2,4/0,5)уменьшение сопротивления заземляющего устройства, ивосьмикратное по отношению к нормативному требованию (4/0,5)=8. Естественно, читателя интересует, что стоит за этими цифрами?

С точки зрения электробезопасности , все электроустановки делят на установки с рабочим напряжением до 1000 Вольт и выше 1000 Вольт. Понятно, что при более высоком напряжении требования по условиям безопасности более жесткие. Для электроустановок напряжением более 1000 В — допустимое сопротивление заземления должно быть не более 0,5 Ом. Т.е. мы получили более чем приемлемый результат (для электроустановки с напряжением 0,4 кВ), который с высокой степенью должен обеспечить правильную, надёжную работу защитного оборудования электроустановки жилого дома и минимальное необходимое время её срабатывания.

С точки зрения «привередливости» к допустимому сопротивлению заземления в качестве самого требовательного можно отметить устройство молниезащиты (защиты от прямого попадания молнии), которое требует, чтобы сопротивление заземляющего устройства было не более 0,2 Ом. Я такого результата достичь не смог, но я использовалв системе электроснабжения дома грозозащиту, для которой достигнутый результат (0,5 Ом) также вполне приемлем.

Поскольку завершающий этап работы по устройству дополнительной системы уравнивания потенциалов внутри дома, тесно связан с выполнением работ по преобразованию системы (TN-C) в систему (TN-S), а также в силу большого объема, рассмотрим выполнение данных работ в следующей части статьи.