Что такое коробка уравнения потенциалов

Коробка уравнивания разности потенциалов

В наших квартирах и домах, производственных помещениях и офисах, где мы работаем, полным-полно металлических корпусов и конструкций, во время одновременного прикосновения к которым человек может попасть в зону разности потенциалов. Чтобы такого не произошло потенциалы надо уравнять. Как это сделать практически? Соединить все имеющиеся в здании токопроводящие элементы. Такая система уравнивания потенциалов (СУП) создаёт безопасную для человека среду. Одним из элементов СУП является коробка уравнивания потенциалов (КУП).

Об этих СУП и КУП поговорим более подробно, но сначала рассмотрим на практических примерах, что представляет собой разность потенциалов в обычных квартирах и откуда она появляется.

Причины

Все мы учили физику и помним, что потенциал сам по себе опасности абсолютно никакой не представляет. Опасаться надо разности потенциалов.

В квартирах разность потенциалов у труб и бытовых электроприборов может возникнуть вследствие следующих обстоятельств:

1. Повредилась изоляция провода, и происходит утечка тока.
2. В системе заземления возникли блуждающие токи.
3. Схема подключения электрического оборудования выполнена неправильно.
4. Проявляется статическое электричество.
5. Электрические приборы неисправны.

Опасность

Помните со школы? Любой металлический предмет проводит электрический ток. В наших домах подобные предметы повсюду. Это – трубы центральной отопительной системы, холодного и горячего водопровода; батареи и полотенцесушитель; короб вентиляции и водосток; металлический корпус любого электроприбора.

В общедомовых коммуникациях металлические трубы между собой взаимосвязаны. Рассмотрим простой пример. У нас есть ванная комната, в которой рядом расположены батарея отопления и душевая кабинка. Если вдруг между этими двумя элементами возникает разность потенциалов, а человек в одно время прикоснётся и к батарее, и к душевой кабинке, будет крайне опасно в плане поражения током. В данном случае тело человека сыграет роль перемычки, по которой потечёт электрический ток. Путь его протекания нам известен из законов физики – от потенциала с большим значением к меньшему.

Ещё один типичный пример, если разные потенциалы возникают на трубах водопровода и канализации. Когда на водопроводной трубе появляется токовая утечка, есть вероятность поражения человека во время купания в ванной. Это произойдёт в том случае, если человек стоит в ванной с водой, при этом открывает слив и касается рукой водопроводного крана. Чтобы подобных проблем не возникало, необходимо уравнивание потенциалов.

Ситуация, когда на трубах в жилом доме присутствует напряжение, показана в этом видео:

Для того чтобы уравнивать потенциалы существует две системы, о каждой из них мы поговорим более подробно.

Уравнивание основное

Главной считается основная система уравнивания потенциалов, в сокращённом виде она называется ОСУП. По сути, эта система представляет собою контур, объединяющий несколько элементов:

• наиболее важный – главную заземляющую шину (ГЗШ), именно на ней соединяются все остальные элементы;
• всю металлическую арматуру многоэтажного жилого дома;
• молниезащиту здания;
• отопительную систему;
• детали и элементы лифтового хозяйства;
• короба вентиляции;
• металлические трубы водоснабжения и отвода воды.

Каждое здание имеет вводное распределительное устройство (ВРУ), в нём устанавливают главную заземляющую шину (ГЗШ). Она подключается на контур заземления при помощи стальной полосы.

Раньше не нужно было беспокоиться, все металлические элементы объединялись, и не возникало предпосылок для разных потенциалов. Если и появлялся какой-то потенциал на трубе, по пути наименьшего сопротивления он спокойно уходил в землю (мы ведь помним, что металл – это отличный токопроводник).

Сейчас ситуация изменилась, многие жильцы во время ремонтных работ в квартирах меняют металлические водопроводные трубы на полипропиленовые либо пластиковые. За счёт этого общая цепочка разрывается, батареи и полотенцесушители остаются без защиты, потому что пластик не обладает проводящей способностью и не связан с заземляющей шиной. Представьте, что у вас остались металлические трубы, а сосед снизу всё поменял на пластик. При появлении потенциала на ваших трубах ему некуда уходить, путь в землю прерван пластиковыми трубами соседа. Таким образом и происходит возникновение разности потенциалов.

Есть у основной системы небольшая проблема. В многоэтажных зданиях коммуникационные пути очень протяжённые, за счёт этого увеличивается сопротивление проводящего элемента. В величине потенциала на трубах первого и последнего этажей будет ощутимая разница, а это уже представляет собой опасность. Поэтому создаётся дополнительная система уравнивания потенциалов, она монтируется на каждую квартиру индивидуально.

Дополнительное уравнивание

Дополнительная система уравнивания потенциалов (сокращённое название ДСУП), монтируется в санузлах, в ней объединяются такие элементы:

• металлический корпус душевой кабинки или ванная;
• вентиляционная система, когда её выход в ванную выполнен коробом металлическим;
• полотенцесушитель;
• канализация;
• металлические трубы водопровода, отопления и газового хозяйства.

А вот тут уже понадобится коробка уравнивания потенциалов. К каждому из вышеперечисленных объектов подсоединяется отдельный провод (одножильный, материал исполнения – медь), его второй конец выводят и подсоединяют в КУП.

Выполнение монтажа

КУП различается в зависимости от того, как конструктивно выполнено здание и куда будет монтироваться сама коробка:

• в сплошную стену;
• в полую стену;
• на стенную поверхность (открытый способ установки).

Представляет собой корпус, выполненный из пластика, внутри которого располагается главный элемент – заземляющая шина. Она изготавливается из меди и имеет сечение не менее 10 мм 2 .

К этой шине через имеющиеся на ней разъемы подсоединяются медные провода от объектов водопроводной, отопительной и газовой систем; от находящихся в помещении электроприборов, а также от розеток и осветительных приборов, установленных в ванной комнате.

Подключение проводов к перечисленным элементам происходит за счёт болтовых соединений либо хомутов. Иногда используют специальные контактные лепестки, в этом случае металлическая связь между защищаемым элементом и проводом буде особенно прочной. Чтобы система уравнивания потенциалов в опасных ситуациях работала, нужен надёжный контакт. Поэтому место на трубах, где будет устанавливаться хомут, нужно зачищать до металлического блеска.

Внутренняя шина отдельным медным проводом, называемым защитным РЕ-проводником, соединяется с вводным квартирным щитком, а уже через него подключается непосредственно к ГЗШ. Сечение РЕ-проводника должно быть не менее 6 мм 2 . Важное условие, если вы решите проложить этот провод в полу, он не должен пересекаться с другими кабелями.

Такая коробка является как бы промежуточным звеном между всеми заземляющимися элементами и вводным щитком. Очень удобно, что от каждого элемента достаточно протянуть проводок только на КУП, а не к общему квартирному щиту.

Когда разводка выполнена пластиковыми трубами, в КУП подсоединяются провода от водопроводных кранов и смесителей.

Перед тем, как монтировать СУП, необходимо узнать, как в доме выполнено заземление. Если по системе TN-C (когда в один провод совмещаются защитный проводник РЕ и рабочий ноль N), выполнять уравнивание нельзя. Это вызовет опасность для других соседей, если у них такой системы нет.

Требования

При монтаже КУПа необходимо придерживаться некоторых требований и правил:

1. Её монтаж в ванных комнатах и санузлах обязателен. Во-первых, в этих помещениях расположено много металлических корпусов и поверхностей. Во-вторых, здесь имеется немалое количество электрических приборов. В-третьих, в этих комнатах всегда высокая влажность.
2. Устанавливается коробка в том месте, где проходят сантехнические стояки.
3. Обязательно подключение всего электрического оборудования, к которому имеется открытый доступ (это, прежде всего, корпуса водонагревательных бойлеров, стиральных машин), а также сторонних проводящих элементов.
4. Доступ к КУП должен быть свободным.
5. Установка КУП запрещена, когда в доме заземление смонтировано без заземляющего проводника (методом зануления).
6. ДСУП запрещается подключать шлейфом.
7. ДСУП по всей длине, начиная от КУП в санузле и до самого вводного щитка, нельзя разрывать. Запрещается монтировать в этой цепи любые коммутационные аппараты.

Напоследок хотелось бы сказать, не путайте понятия уравнивание и выравнивание разных потенциалов. Уравнять – значит соединить проводящие элементы электрически, чтобы сделать их потенциалы равными. А выровнять – это снизить разность потенциалов на полу или поверхности земли (шаговое напряжение).

Если в электричестве у вас опыта маловато, то не беритесь сами за такую работу, доверьте её профессионалам. Кроме всего прочего, специалист по окончании монтажных работ должен ещё померить сопротивление заземления, и проверить наличие цепи между заземляющими элементами.

Что такое коробка уравнивания потенциалов и как её используют?

В соответствии с современными нормами, в здании, где проложена электропроводка, должна иметься система уравнивания потенциалов. Причем, помимо основной, устанавливается и дополнительная СУП. Об организации последней (подключение коробки уравнивания потенциалов и т.д.) пойдет речь в этой статье. Начнем с теории, а именно, что представляют собой СУП.

Пример организации основной и дополнительной СУП

Назначение

Металлические конструкции здания, проложенные в нем инженерные и коммуникационные сети, являются проводниками электричества. Пока они не замкнуты в единый контур между этими элементами может возникнуть разность потенциалов. Причем, причиной этому может быть как повреждение изоляции силового кабеля, так и статика, наводка, атмосферное перенапряжение и т.д. Это грозит тем, что коснувшись, например, корпуса бытового электроприбора и радиатора отопительного контура можно получить не только ощутимый, а и фатальный удар током.

Поражение током при пробое на корпус

Чтобы избежать таких неприятностей, все токопроводящие конструкции в здании, а также инженерные сети с подобными свойствами, объединяют в единый контур, соединенный с клеммной колодкой PE. Заземление может быть проложено отдельно или подводиться совместно с входящим кабелем.

При правильно организованной СУП в случае «пробоя» на токопроводящие элементы конструкции произойдет короткое замыкание или возникнет большой ток утечки, что приведет к активации устройств, производящих отключение. В результате поврежденный участок будет отключен и угрозы человеческой жизни не возникнет.

Система уравнивания потенциалов обеспечивает защиту в случае пробоя

Теперь перейдем к устройству основной и дополнительной системы.

Основная СУП

Она закладывается, непосредственно, при строительстве здания либо в процессе его реконструкции или капитального ремонта.

Основные составляющие СУП:

• Заземляющий контур.
• Провода РЕ.
• Главная заземляющая шина.

Не будем вдаваться в подробности организации основной СУП, поскольку это тема отдельной статьи, но приведем три догмата ее построения:

1. Объединять провода, используемые СУП с рабочим нолем (N), категорически запрещается.
2. Заземление должно проводиться по радиальной схеме, то есть к каждому элементу подводиться отдельный проводник.
3. В системе нельзя устанавливать никакие коммутационные устройства, поскольку одно из основных требований гласит, что входящие в нее проводники должны быть беспрерывны.

Необходимость дополнительной СУП и ее основные элементы

Казалось бы, зачем устанавливать дополнительную систему, если есть основная, на это есть несколько весомых причин, приведем две из них:

1. Обеспечение безопасности во влажных помещениях, где установлено электрооборудование (например, ванная комната и кухня).
2. Нет гарантии, что сосед снизу в процессе ремонта не заменил в стояке или контуре отопления металлические трубы на пластиковые, нарушив тем самым основную СУП.

Как видите, этих двух причин вполне достаточно для возникновения потенциальной угрозы жизни.

Основные элементы дополнительной системы:

• Коробка уравнивания потенциалов (КУП), снабженная специальной клеммной колодкой (ШДУП) для дополнительного подключения элементов с токопроводящими свойствами. Желательно выбрать изделие известных брендов, например, DKC, Hegel или отечественные модели КУП2604, КУП2603, КУП1101 и т.д. Размер коробки подбирается в зависимости от количества подключаемых элементов. В большинстве случаев будет достаточно типовых 100х100х50 мм, например, как КУП в исполнении для открытой установки, продемонстрированная на рисунке 4.

В принципе, можно использовать и коробки неизвестных брендов из Поднебесной, только прежде, чем производить установку, убедитесь, что для их изготовления использовался негорючий материал. Помимо этого проверьте качество исполнения внутренней клеммной колодки. Было немало случаев, когда крепление не обеспечивало надежного контакта.

Рис 4. Внешний вид коробки для уравнивания потенциалов

• Провода, используемые ДСУП. Их количество должно соответствовать числу подключаемых элементов. За основу берется медный провод, у которого сечение в пределах 2,5-6 мм. Сразу заметим, что алюминиевые жилы не подходят для этой задачи, поскольку образующаяся на нем оксидная пленка может нарушить контакт, сведя на нет функциональное назначение системы.

Организация дополнительной системы

Весь процесс можно условно разделить на два этапа подготовительный и, собственно, монтаж.

В первую очередь необходимо составить схему ДСУП, хотя бы приблизительную. Это позволит «не намудрить» с подключениями, например, забыть подсоединить к клеммной колодке какой-либо элемент или подвести к нему несколько проводов РЕ. Пример правильно выполненного эскиза показан на рисунке 5.

Рис 5. Схема организации дополнительной системы уравнивания потенциалов

На эскизе показаны элементы, которые следует в обязательном порядке подключить к КУП, перечислим их:

• 1 и 2 – трубы подачи холодной и горячей воды.
• 3 – труба канализационной системы.
• 4 – корпус ванны (если она металлическая, как вы понимаете, акриловую ванну заземлять не имеет смысла).
• 5 – радиатор отопления (если таковой имеется в ванной комнате).
• 6 – экран системы «теплый пол».
• 7 – дверной короб (если он из металла).
• 8 – вентиляционная решетка (при условии, что в системе вентиляции используются металлические трубы).

При правильно организованной электропроводке подводить отдельно провода к электроприборам не имеет смысла, поскольку эту функцию выполняет жила заземления.

Сделав эскиз, необходимо определиться, где будет устанавливаться КУП, особых критериев к этому нет, главное, чтобы к ней непроблематично было добраться в любое время.

Определившись с местоположением коробки, следует продумать трасы для проводов, идущих к КУП. Напоминаем, что они должны быть уложены по радиальной схеме, то есть к каждому элементу идет отдельный провод.

Если при подключении проводников системы к коробке с клеммником проблем не будет, то с заземлением труб могут возникнуть некоторые сложности. Исправить ситуацию можно с помощью специальных хомутов зажимов, один из них продемонстрирован на рисунке 6.

Рис 6. Зажим для подключения защитного заземления к трубам

Место для крепления провода заземления к хомуту отмечено красным кругом.

После того, как ДСУП смонтирована, клеммник КУП подключается к РЕ квартирного щитка (см. рис. 7).

Рис 7. Подключение ДСУП к шине РЕ

На кухне ДСУП организуется подобным образом. То есть, производится подключение к КУП труб холодного и горячего водоснабжения, газовая труба, отопление, а также электрооборудование.

После установки системы и подключения ее клеммной колодке PE необходимо убедиться в наличии между нею, КУП и подключенными элементами единой цепи. Сделать это можно произведя соответствующие замеры.

В остальных комнатах организация дополнительной системы не имеет смысла.

Что ещё необходимо принять во внимание?

Дополнительную систему запрещается монтировать, если в доме используется заземление по типу TN-С, поскольку это создает реальную опасность для жизни другим жильцам, не установившим ДСУП.

Подключение КУП к клеммам щитка необходимо выполнять, только обесточив электропроводку.

Обратим внимание! Если в ванной комнате или на кухне установлен бойлер, он должен быть обязательно подключен к КИП, а питание на него необходимо подавать через отдельную линию, защищенную УЗО.

Если на установленные в ванной розетки может попасть вода, то необходимо использовать изделия классом не ниже IP54.

Назначение и устройство коробки уравнивания потенциалов

Одним из самых важных требований при регулярной эксплуатации электрических приборов в жилых помещениях является выравнивание потенциалов. Характеризуется снижением разности потенциалов между поверхностью напольного покрытия, земли и заземленными металлическими частями электрических приборов. Уравнять потенциалы можно благодаря укладке на поверхность специальных проводников, которые соединены с заземлением. Эта схема проста, но эффективна, поскольку снижает напряжение прикосновения при поврежденной изоляции.

Для чего нужно выравнивать потенциалы

Коробка уравнивая потенциалов (КУП)

Прежде чем выяснить, что такое КУП в электрике, нужно разобраться с такими понятиями, как электрический потенциал и ток. Ознакомиться с их физическими свойствами можно на примере обыкновенного проводника. Когда он пребывает в состоянии покоя, его внутреннюю полость равномерно заполняют все заряженные частицы, они бывают отрицательными и положительными.

Если говорить о каждом предмете, вырабатывающий ток, то один из его полюсов переполнен электронами, а другой испытывает недостаток. При подключении к нему проводника внутри находящиеся электроны начнут вращаться в противоположном направлении до момента достижения баланса. Такое движение получило название – электрический ток, а разница в электронах – отрицательный и положительный электрический потенциал.

Ток является постоянным, если при неизменной разнице потенциалов движение электронов будет направлено в одну сторону. Если же состояние характеризуется постоянным изменением направления электронов, ток называется переменным.

Домашняя сеть характеризуется тем, что подобные изменения происходят с интервалом в 50 секунд. Отсюда следует, что частота переменного тока составляет 50 Гц. Поверхность всех проводников, по которым протекает электрический ток, должна быть заизолирована и находиться в местах, где отсутствует контакт с окружающими предметами. Это касается всех деталей, изготовленных из металла, например, металлические детали и конструкции, имеющие нулевой электрический потенциал — по ним ток протекать не должен. При правильной и корректной работе они выполняют поставленные задачи автономно и не несут потенциальную угрозу здоровью и жизни домочадцев.

Причины и опасность

Прежде чем устранять разность потенциалов, нужно выяснить, что является основными причинами ее появления. Провоцирующие факторы:

• образование статического электричества;
• регулярное воздействие на предмет блуждающих токов;
• высокое атмосферное давление (подобные явления часто наблюдаются, когда на улице гроза).
• структурные изменения в металлических конструкциях и деталях.

Особую опасность в себе несет утечка электротоков из жил проводки, замыкание на корпусах бытовой техники и прочих электрических приборов. Чаще всего подобное явление можно встретить в ванной комнате — прикоснувшись к влажному крану или трубе, можно получить удар током. Происходит это чаще всего из-за разрушения изоляционного слоя или нарушения целостности проводов. Эта и подобные ситуации могут привести к негативным последствиям, например:

• Человек стоит на полу и в этот момент касается батареи или трубы, которая, как выясняется позже, находится под напряжением. Каждая поверхность, которой касается человек, имеет разный потенциал, следовательно, ток начинает проходить через его тело. Результат – получение электротравм разной степени тяжести.
• Если поверхность пола была не изолированная, а заземленная, человека тоже неизбежно ударит током.

Чтобы в будущем предупредить появление опасных ситуаций, следует в единую цепь соединить все оборудование и приборы, которые не должны быть под напряжением. В таком случае при развитии нештатных ситуаций все поверхности будут иметь одинаковый электрический потенциал.

Виды коробок уравнивания потенциалов (КУП) и их устройство

КУП в электрике делится на два вида:

• Основная – ОСУП.
• Дополнительная – ДСУП.

Каждая имеет свои технические особенности, преимущества и недостатки, поэтому стоит ознакомиться с ними более детально.

Основная коробка управления потенциалов

Эта коробка уравнивания потенциалов считается ведущей, главной. Представляет собой контур, который объединяет в себе следующие рабочие элементы:

• коробка заземления;
• система молниезащиты;
• ГЗШ – главная заземляющая шина (монтировать ее требуется на вводе в сооружение);
• водопроводные трубы, изготовленные из металла (холодное и горячее водоснабжение);
• коробка системы вентиляции;
• металлические части арматуры жилого сооружения.

Несколько десятилетий назад домочадцы ничего не знали о такой проблеме, как разность потенциалов. Причиной его появления стала установка пластиковых труб, которые проводят электрический ток, что приводит к разрыву цепи.

Коробка ДСУП

Данная система уравнивания потенциалов считается вспомогательной, устанавливают ее в ванной комнате. Система включает в себя следующие рабочие детали:

• короб системы вентиляции;
• корпус душевой кабины или ванны;
• канализационная система;
• сушка для полотенца;
• трубы отопления, водоснабжения и газовые.

Каждая часть дополнительной системы уравнивания потенциалов соединяется отдельным проводом с жилой, изготовленной из меди. Второй ее конец подключают к ДСУП.

Принцип работы и монтаж КУП

Чтобы предупредить образование разности потенциалов, в помещениях устанавливают коробку управления. Принцип работы устройства заключается в параллельном соединении всех конструкций, изготовленных из металла. Коробка КУП объединяет в единый контур все токопроводящие объекты.

Установить систему выравнивания потенциалов в домашних условиях не составляет особого труда. Она получила название – местная система. Монтировать такую конструкцию рекомендуется во время проведения ремонта в квартире, поскольку требуется от распределительного щитка до КУП вести провод под полами.

Для монтажа установки потребуются следующие инструменты и материалы:

• Крепежные соединения – фиксирующие лепестки, хомуты, болты. Их эксплуатируют для соединения проводов всего контура.
• Клеммная коробка с шиной, изготовленной из меди (ШДУП).
• Медные одножильные провода. Площадь сечения таких кабелей должна колебаться в пределах 2,5 – 6 мм.кв., марка – ПВ1.

Если весь необходимый инвентарь подготовлен, можно приступать к монтажу. Предварительно составляют схему соединений, чтобы правильно уравнять потенциалы. Также схематически изображаются места проведения кабелей от коробки до шины заземления в распределительном щите.

Следующий этап – подготовка к подключению самих коммуникаций. Зачищают места контакта до образования характерного металлического блеска. Это важно, поскольку обеспечивает надежное соединение. В нештатной, аварийной ситуации система выравнивания потенциалов не даст сбой.

Подводят кабели к каждой части цепи. Все проводники заводят в коробку и осуществляют надежное соединение с шиной.

Клеммная коробка, установленная в помещении с повышенной влажностью, должна иметь степень защиты корпуса не менее IP54.

Самый оптимальный вариант – устанавливать систему еще на этапе строительства здания, однако существуют ограничения по ее использованию:

• Запрещено монтировать в домах, где установлена система заземления типа TN-C с PEN проводником.
• Если дома установлены пластиковые трубы, изготовленные из полиэтилена, они разорвут цепь, что приведет к удару током.

Площадь сечения используемого проводника должна быть не менее рекомендованного значения.

Система молниезащиты в уравнивании потенциалов

При поражении здания молнией наблюдается большая скорость нарастания силы тока. На фоне этого образуется существенная разница потенциалов.

Чтобы при поражении молнией не возникало неконтролируемых скачков напряжения и замыканий, требуется соединить все электрические устройства, молниезащиту, заземление, металлические предметы с системой уравнивания потенциалов. Все проводники контура соединяются с помощью уравнивающей шины. Большие строительные сооружения, как правило, оснащаются несколькими такими шинами больших размеров. При этом они обязательно должны быть соединены друг с другом.

Коробка уравнивания потенциалов молниезащиты должна устанавливаться на вводе в сооружение, а также в местах, где не удается соблюдать безопасные расстояния, например, в подвале или на одном уровне с землей. В здании из бетона или с металлическим каркасом уравнивание системы должно проводиться исключительно на уровне почвы. В высоких зданиях такие системы устанавливаются с интервалом в 20 метров.