Электробезопасный частный жилой дом и дача. Часть 1
Уважаемый читатель! Необходимо признать тот факт, что в частном жилом секторе и особенно в дачных домиках сложилась крайне неблагоприятная ситуация в плане электро- и пожаробезопасности. Нарушения носят прямо-таки масштабный характер.
Особенно удручает тот факт, что и сами профессиональные электрики, и инженеры-электрики порой сами не понимают и не знают те или иные положения ПУЭ и других нормативных документов. Цель данной статьи – помочь как электрикам, так и владельцам жилых домов правильно выполнить те или иные работы.
Инженер-электрик Миронов С.И. почта fifc.ivanov2012@Ya.ru
Рассмотрим все опасности, которые могут подстерегать людей и дом от электричества.
1. Прямое прикосновение к фазе человека.
2. КЗ (короткое замыкание) между фазой и нулем.
3. Повреждение изоляции фазного провода с последующим замыканием его на металлический корпус электроустановки (на ОПЧ – открытые проводящие части).
4. Появление на вводе в дом повышенного напряжения (до 380в) в результате аварии на ВЛ (воздушной линии).
5. Занос высокого потенциала с земли по металлическим трубам канализации, водо- и газоснабжения и другим СПЧ (сторонним проводящим частям).
6. Прямой удар молнии в дом.
7. Занос высокого потенциала по проводам ВЛ в дом при грозах.
В данной работе мы рассмотрим первые четыре случая. На рис. 1 – 8 показаны 54 возможных варианта попадания человека под напряжение, которые при определенных обстоятельствах могут привести к электротравме. Некоторые из них по сути одно и то же, но мы не будем их пока объединять для большей наглядности.
Итак, мы имеем жилой дом, который, как правило, запитан от воздушной линии и в котором нет сторонних проводящих частей ( СПЧ), а из электроприборов – только АВ (автоматический выключатель), пара розеток и светильник. Знакомая ситуация, не правда ли? Число аварийных ситуаций в данном случае будет три. Первая из них – это когда человек коснулся рукой фазного провода (см, рис. 3 №18). Здесь возможна смертельная электротравма.
Вторая аварийная ситуация – это когда в дом пришло от ВЛ повышенное напряжение (до 380в) в результате аварии на линии. Это сразу вызовет перегорание ламп освещения. Стеклянная колба лампы может и взорваться с последующим разбрызгиванием раскаленной спирали на горючие вещества, что может привести к пожару. Этого не случится, если лампочка находится в защитном плафоне. Ну и третий случай – КЗ в электропроводке. Здесь должен сработать АВ, который обесточит дом.
Какие контрмеры здесь можно предпринять? В первом случае вас с вероятностью 95% может спасти УЗО (устройство защитного отключения). Правда, вас при этом может тряхнуть током. Во втором случае – установить на вводе реле контроля напряжения (РКН), которое при превышении напряжения на вводе в дом больше 240в отключит электропитание в доме. В третьем случае, как я и написал, выручит АВ (если он правильно выбран).
Идем дальше. Подключим к розетке, например, холодильник. Тогда добавится аварийная ситуация № 15. Но если мы, как и ранее, установили УЗО, то мы устраним и эту проблему. Правда, при этом вас может трясти током, но с вероятностью 95% вы останетесь живы.
Идем дальше. Рядом с холодильником, в пределах досягаемости рук человека, вы поставили еще какой-либо электроприбор с открытыми проводящими частями (ОПЧ). Тогда добавляется еще аварийные ситуации № 1 и 8. Если есть УЗО, то вас тряхнет током, и с вероятностью 95% вы останетесь живы. Не забудем также, что в любой момент на вводе в дом может появиться напряжение до 380в, и если вы не установили реле РКН, то ваш холодильник и рядом стоящий электроприбор могут перегореть и даже воспламениться, что приведет к пожару в доме.
Идем дальше. Ура, наконец-то в ваш дом завели металлическую трубу водоснабжения. То есть теперь у вас в доме есть СПЧ (сторонняя проводящая часть). Это добавит вам еще аварийную ситуацию №21 и №27 (например, пусть это будет стиральная машина недалеко от крана с водой). Далее, если на эту СПЧ попадет фаза, то вы получите еще аварийные ситуации №15, 16, 22. В общем, ситуация по мере установки дома различных электроприборов и СПЧ может очень сильно усложниться, что видно из рисунков 2 – 8.
Вот вы и пришли к вполне обоснованному выводу: а на кой ляд мне все это надо? Каждый раз думать – тряхнет? Убьет? Пожар? Проблему надо решать кардинально! Какой тут есть выбор? Согласно ПУЭ, сделать в жилом доме систему электропитания TN –C – S или ТТ. А какую из них выбрать? Согласно ПУЭ, если нет возможности обеспечить электробезопасность в системе TN – C –S то следует делать систему ТТ.
Чем обеспечивается электробезопасность системы TN – C – S?
Вся защита в системе TN – C– S строится на срабатывании автоматического выключателя (АВ) за счет больших токов замыкания на PE- проводник. Отсюда – высокие требования к качеству и надежности к PE и PEN – проводников, через которых осуществляется связь с источником питания. Сейчас многие специалисты склоняются к тому мнению, что если воздушная линия от трансформаторной подстанции выполнена самонесущими изолированными проводами (СИП), то можно утверждать, что мы имеем “качественный” PЕN -проводник.
Здесь подразумевается тот факт, что в случае повреждения проводки воздушной линии, выполненной СИП, если она и рвется, то рвутся сразу все проводники, и фазные, и PEN -провод. Если же ВЛ выполнена одножильными проводами, то в случае ее повреждения вероятность обрыва только PEN-провода очень высока. В этом случае (обрыв PEN- провода на линии) на вводах в жилые дома возможно появление повышенного напряжения (до 380в), и возможно появление на ОПЧ электрического оборудования высокого напряжения при определенных обстоятельствах.
То есть система TN – C– S не обеспечивает в данном случае необходимый уровень электробезопасности, и мы, согласно ПУЭ, должны выполнить электроснабжение жилого дома по системе ТТ. Различия между системой ТТ и системой TN-C-S видно из рис.9.
В системе ТТ PEN проводник не разделяется на два проводника (на РЕ и N проводники) – в ней он используется только в качестве N провода, а РЕ проводник делается уже по месту, путем устройства около дома ЗУ (заземляющего устройства) и от этого ЗУ берутся РЕ проводники.
В системе TN-C-S PEN проводник используется уже в качестве и N и PE проводников, для чего на вводе PEN провода в дом его разделяют на РЕ и N провода. В добавок к этому PEN провод еще дополнительно заземляют возле дома к предварительно сделанному ЗУ (Выполняют повторное заземление PEN провода).
Итак, мы вышли из дома на улицу и взглянули на ВЛ, от которой запитан наш дом. Если сама ВЛ (а не наше ответвление к вводу) выполнена отдельными проводами – все, надо делать систему ТТ. Если это не так, и проводка ВЛ сделана СИПом, то надо убедиться, что СИП тянется от самой трансформаторной подстанции до вашего дома (то есть убедиться, что от ТП до вашего дома невозможен обрыв только PEN- провода). Если дальше от столба, от которого сделан ввод в ваш дом, идет ВЛ с отдельными проводами, то это не должно вас волновать (за исключением, если линия не закольцована – надо убедиться, что этот случай исключен).
Итак, мы убедились, что от ТП до вашего столба идет ВЛ, выполненная СИПом. Тогда надо делать систему TN – C– S. При этом не забыть, что если ответвление к вводу в ваш дом выполнено отдельными проводами – то заменить их тоже на СИП. (Это – лучший из возможных вариантов).
А теперь давайте посмотрим все варианты, при которых человек может получить электротравму. Эти варианты показаны на рис. 1 – 8. Всего их 54. Некоторые из них – по сути одно и то же, но для наглядности не будем их объединять. Как их устранить? Для этого, согласно ПУЭ, мы должны выполнить ОСУП (основную систему уравнивания потенциалов) по п. 1.7.82. А при необходимости – и ДСУП (дополнительную систему уравнивания потенциалов) по п.1.7.83. Попутно заметим, что согласно ПУЭ 7.1.88 для ванной и душевых помещений ДСУП является обязательной.
Если выполнить ОСУП и ДСУП (то есть установить перемычки между открытыми проводящими частями (ОПЧ), между ОПЧ и сторонними проводящими частями (СПЧ) и заземлить ОПЧ и СПЧ, то при анализе аварийные ситуации №1 – 17 и №19 – 54 (см. рис. 1 – 8) будут сведены только к напряжению шага ( Uш>0). Проблема с напряжением шага решается выполнением «качественного» заземляющего устройства (ЗУ) и обустройстве его в «малопешеходном» месте. Ав. сл. №18 решается применением УЗО на 30 мА.
Попутно заметим, что при ударе молнии в землю даже вдалеке от вашего дома по металлическим трубам холодной воды, трубам канализации и газоснабжения может быть занос в дом высокого напряжения. Тогда вероятны случаи №46, 47, 48, 51, 52. Избавиться от таких напастей возможно только, установив на их вводе в дом изолирующей вставки, которые не дадут молнии пройти в дом. Но при этом все СПЧ, которые остались внутри дома, мы все равно должны подключить проводниками к шине РЕ щитка (то есть опять заземлить).
Подведем некоторые итоги. Все, что мы сделали выше – это выполнили требования ПУЭ по созданию Основной Системы Уравнивания Потенциалов и Дополнительной Системы Уравнивания Потенциалов, то есть почти все аварийные ситуации мы свели на нет (при помощи необходимых перемычек, УЗО и РКН). Остались проблемы с напряжением прикосновения и напряжением шага.
Проблемы с напряжением шага решаются грамотно выполненным заземляющим устройством (ЗУ). Проблемы с напряжением прикосновения решаются правильным выбором и расчетом автоматического выключателя (АВ). При правильно выбранном автоматическом выключателе, напряжение прикосновения длится очень короткое время (0,4 сек при 220 в согласно ПУЭ). Считается, что это допустимо по условиям электробезопасности.
В конце этой главы необходимо дать пояснения что такое ОСУП и ДСУП.
ОСУП – это Основная Система Уравнивания Потенциалов. Для чего она ОБЯЗАТЕЛЬНО нужна?
ОСУП – это главный охранник вашего дома от внешней среды. Все металлическое, что приходит в Ваш дом извне, несет потенциальную угрозу так как по этим железякам любой ток может проникнуть в дом и натворить кучу бед. Например, удар молнии в землю, где проложена металлическая труба вашего водопровода, даже за километр от вас – и все молния по этой трубе сразу заскочит в дом. Поэтому основная задача ОСУП – направить все эти напасти в землю уже прямо на входе их в дом и не допустить что бы они разбежались по всему дому. Для этого все железо, входящее в дом прямо на входе соединяется с ОСУП а она в свою очередь соединяется с землей.
В системе TN-C-S к ОСУП подключен и PEN проводник питающей ваш дом ВЛ (говорят что выполнено повторное заземление PEN провода на вводе в дом). Для чего это делается? Так как напряжение на PEN проводнике в идеале всегда должно быть равно нулю то любое повышение на нем напряжения в процессе эксплуатации должно сразу ликвидироваться, поэтому соединяя его с землей мы и добиваемся этого.
Технически делается ОСУП путем выполнения Главной Заземляющей Шины к которой подсоединяются все железяки входящие в дом, PEN проводник питающей ВЛ и конечно само зазeмляющее устройство. Если есть молниеотвод то он подключается напрямую к заземляющему устройству (нечего молнии даже на мгновение заходить в дом).В частном жилом доме роль Главной Заземляющей Шины выполняет РЕ шинка щитка.
Теперь поговорим о ДСУП. Пока ОСУП охраняет ваш дом в целом, ДСУП охраняет только конкретные помещения в доме. В жилом доме постоянно что то перестраивается, ремонтируется и так далее. Кто то при этом меняет металлические трубы на пластиковые кто то нет и пр.
Многие связи с ОСУП при этом теряются где то в глубине дома и отследить все эти изменения невозможно, поэтому ПУЭ требует в особоопасных помещениях еще и ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ СИСТЕМУ УРАВНИВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ (ДСУП). В жилых домах ванные и душевые как раз относятся именно к таким помещениям.
В добавок к тому что в ванной находятся трубы водоснабжения, канализации, отопления и других сторонних проводящих частей (СПЧ), в ней могут устанавливаться различные электроприборы с открытыми проводящими частями (ОПЧ) на которых в любой момент может присутствовать фаза от различных неисправностей в этих электроприборах. Вероятность электротрамвы здесь резко увеличивается.
Задача ДСУП – не допустить этого. Каким образом это можно осуществить? Если мы соединим все потенциально опасные железяки в ванной вместе, сюда же соединим все потенциально опасные открытые проводящие части электрооборудования (ОПЧ) и на этом остановимся, то нас ждет горькое разочарование. Мы получили в итоге МЕСТНУЮ систему уравнивания потенциалов которую ПУЭ запрещает делать в ванной ( ПУЭ п.1.88).
В чем здесь дело? А дело в том что объединив все что есть мы не дали возможность току, если появится напряжение на этой МЕСТНОЙ системе уравнивания потенциалов стечь в землю. Прикоснувшись рукой к такой Местной системе уравнивания потенциалов ток с радостью устремится в землю но уже через ваше тело по цепи рука – ноги – токопроводящий пол – земля (надеется на то что он стечет по какой ни будь заземленной сторонней проводящей части и тому подобное не следует так как в любой момент эти связи с землей могут быть нарушены). Самое надежное в такой ситуации -это выполнить требования ПУЭ то есть соединить отдельным проводником местную систему уравнивания потенциалов с РЕ шиной (считай с землей) вашего щитка.
ИТАК:
1. Если в вашем доме сделана система TN-C-S и есть ванна, то нужно обязательно делать ДСУП, при этом ДСУП должна быть подключена к РЕ- шине на вводе в квартиру (в вашем квартирном щитке)
2. То же самое, если в вашем доме сделана система ТТ.
3. Если в вашем доме сделана двухпроводная проводка (старый жилой фонд), то делать ДСУП нельзя. Такая ДСУП, не подключенная к РЕ –шине, называется МЕСТНОЙ системой уравнивания потенциалов что, ПУЭ в п.7.1.88 запрещает делать (вероятность заноса со стороны потенциала в этом случае резко увеличивается, а путей для стекания его нет). Однако, cделать перемычку между металлическим корпусом ванны и металлической трубой подводящей воду в ванну (а если подводящая труба из пластика-то с самим краном) необходимо. Это устранит некоторые аварийные ситуации, но не все из возможных.
На рис.10 показано, что установив такую перемычку мы свели все возможные авариные ситуации только к одной когда ток идет через тело человека по цепи: ванна (металлическая труба, кран) – рука – ноги – токопроводящий пол – земля. Эту авараийную ситуацию возможно устранить только сделав заземляющее устройство (ЗУ) и подключить к нему местную систему уравнивания потенциалов (или заходя в ванну одевать резиновые сапоги). Ситуация в ванной еще более ухудшается если установлена стиральная машина.
Поэтому рекомендую для тех у кого сложилась такая ситуация незамедлительно:
1.Установить перемычку между металлическим корпусом ванны и металлической трубой водоснабжения (если пластиковая труба-то самим краном).
2.Установить УЗО на 30 мА на вводе в дом.
3.Установить реле РКН на вводе в дом.
Это то что уже можно сделать прямо сейчас, но не спасет от всех аварийных ситуаций, поэтому все равно придется делать ЗУ. После того как вы сделаете ЗУ то выполните ДСУП в ванной в ее окончательном виде и ОСУП. Потом можно найти время и переделать электропроводку в доме на 3-х проводную.
Очень хорошие рекомендации, как выполнить ДСУП, см. приложения- Технический циркуляр № 23/2009 “об обеспечении электробезопасности и выполнении системы дополнительного уравнивания потенциалов в ванных комнатах, душевых и сантехкабинах.” Попутно обратите внимание на п.8 и п.6 этого циркуляра. Из п.8 следует что если ввод в дом водопровода выполнен из пластиковой трубы которая не имеет токопроводящую вставку подключенной к ОСУП то кран в ванной надо считать сторонней проводящей частью (СПЧ) и его следует подключить проводом к ДСУП (даже если он установлен на пластиковую трубу).
И еще. В ванной комнате нельзя произвольно устанавливать электроприборы, розетки и тому подобные вещи.
Все здесь строго регламентируется. Поэтому обязательно прочитайте документ, который я дал в приложении ГОСТ Р50571.11-96 ”Электроустановки зданий. Часть 7.Требования к специальным электроустановкам. Раздел 701.Ванные и душевые помещения”.
И еще одно замечание. Очень часто в ванной устанавливают розетку с заземляющим контактом. Попутно замечу, что она должна устанавливаться в зоне 3, то есть не ближе 0.6 м. от корпуса ванны. Так как к такой розетке идут три провода – фаза, ноль и защитный РЕ -проводник, который подключен к РЕ- шине щитка, то многие, не мудрствуя, подключают к нему ДСУП с помощью заземляющего контакта самой розетки. НЕ ДЕЛАЙТЕ ТАК. В любой момент при неисправной розетке придет ваш знакомый д.Ваня, который демонтирует розетку провода, заизолирует и скажет вам – когда купите новую, я приду и поставлю ее.
О том, чтобы соединить какие – то два провода между собой, он может просто и не подумать, то есть ДСУП окажется не подключенной к РЕ -шине щитка со всеми вытекающими последствиями, к тому же сам защитный проводник, идущий к такой розетке, может быть меньшего сечения, чем этого требуется. Поэтому всегда подключайте ДСУП к РЕ- шинке щитка ОТДЕЛЬНЫМ проводником. Ну, а сам проводник РЕ, идущий к розетке, можно и оставить – вреда от этого не будет.
Автор статьи – Миронов С.И. fifc.ivanov2012@Ya.ru
Продолжение статьи: Электробезопасный частный дом и дача. Часть 2.
Приложения:
Технический циркуляр № 23/2009 “об обеспечении электробезопасности и выполнении системы дополнительного уравнивания потенциалов в ванных комнатах, душевых и сантехкабинах.” – https://electrik.info/23_2009.zip
ГОСТ Р50571.11-96 ”Электроустановки зданий. Часть 7.Требования к специальным электроустановкам. Раздел 701.Ванные и душевые помещения” – https://electrik.info/R50571.11-96.zip
ГОСТ Р 50571.12-96 ”Электроустановки зданий. Часть 7.Требования к специальным электроустановкам. Раздел 703. Помещения, содержащие нагреватели для саун” – https://electrik.info/R50571.12-96.zip
