В чем разница между выравниванием и уравниванием потенциалов?

Отличие систем уравнивания и выравнивания потенциалов

При выполнении проектов систем энергоснабжения для различных строений большое внимание уделяется безопасности. Все пользуются электроприборами и знают, какую опасность несёт оголённый провод, что такое изоляция, заземление. А с таким понятием, как уравнивание и выравнивание потенциалов, и в чём их отличие знаком не каждый. Нужно иметь хотя бы элементарное представление об этом для сохранения своей жизни и безопасности.

Причины для создания схемы уравнивания
Ситуации, возникающие на практике
Факторы, предопределяющие разницу
Разновидности системы
Уравнивание и выравнивание потенциалов
Устройства для заземления

Причины для создания схемы уравнивания

Каждый проводник имеет свой не представляющий опасности электрический потенциал. Угроза заключается именно в разности потенциалов между двумя металлическими изделиями, и чем разница больше, тем больше вероятность получения удара электротоком.

Для этого и создана специальная система уравнивания потенциалов. Обычно в квартирах от поражения током предусматривается такой способ защиты, но не всегда он срабатывает, особенно в старых многоэтажных постройках.

Для того чтобы объяснить доходчиво об уравнивании потенциалов, можно воспользоваться таким примером. У металлической поверхности холодильника и водопроводной трубы, находящейся поблизости, существуют свои потенциальные показатели, один из которых больше другого, а разница потенциалов, как известно, и есть напряжение. При одновременном случайном касании этих предметов может возникнуть опасная ситуация, так как человек в этом случае является проводником от большего потенциала к меньшему. Все трубы связаны между собой общедомовой системой коммуникации.

Многие думают, что такое напряжение не страшно для человека, так как к объектам нет подключения фазы. Но случается такое, что в вентиляционном коробе может возникнуть опасный электрический потенциал.

Для большей убедительности можно привести пример с электроприбором, например, с бытовой розеткой на 220 вольт. Фазный контакт обладает потенциалом в 220 в, а нулевой — 0 в, разница 220 в. При соединении контактов отрезком провода, имеющим небольшое сопротивление (примерно 1 Ом), в проводнике (проводе) появится напряжение в 220 ампер, произойдёт возгорание изоляции, а провод расплавится. Разумеется, этого не следует делать. Если человек возьмётся за оба контакта, то даже при высоком сопротивлении тела под действием силы тока исход будет трагическим.

Ситуации, возникающие на практике

То же самое происходит в быту. На электрическом приборе может возникнуть фаза из-за повреждения изоляции, наличия влаги в контактной группе, выхода из строя блока питания. Если прикоснуться к прибору, находящемуся под напряжением, и одновременно к металлическому объекту в помещении, связанному с землёй (например, к трубопроводу), может возникнуть удар током.

При грамотном подключении электрического прибора к заземлению происходит замыкание на корпусе, срабатывает автоматическая защита, разъединяющая цепь. При этом отсутствует опасность поражения электричеством, следовательно помещение оборудовано системой энергообеспечения по нормам Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Может возникнуть ещё такая ситуация. Один из соседей по подъезду подсоединил к радиатору нулевой провод (возможно, от неграмотности, а может быть с целью отмотать показания на электрическом счётчике). На отопительной системе возник потенциал, грозящий опасностью, от 50 до 220 вольт. По теории напряжение должно остаться в земле, где проложены стальные трубы. Но если между какой-нибудь квартирой и подвальным помещением часть трубопровода была заменена на пластик, произойдёт размыкание проводника.

Полотенцесушитель в ванной комнате приобрёл потенциал, например, в 150 вольт. Во время прикосновения к нему и к заземлённой стиральной машине возникнет та же разница потенциалов, которая опасна для жизни. Проблема заключается не в электроприборе, а в полотенцесушителе, который находится под напряжением.

Вот ещё пример. В стене квартиры проходит силовой провод, а рядом проложен водопровод. Под нагрузкой (при включении бойлера или электродуховки) в трубопроводе может возникнуть ЭДС (электродвижущая сила). Поток воды при этом заряжается потенциалом до 50 вольт. Возможно, это неопасное для жизни напряжение, но прикасаясь к смесителю, находящемуся на кухне, можно ощутить уколы электрического тока.

Факторы, предопределяющие разницу

Все приборы, которые производят электроэнергию, имеют нулевое соединение с физическим грунтом. Это значит, что существует разница потенциалов между фазным проводом и «землёй», которая равна напряжению фазы. Явление разности потенциала может быть вызвано многими факторами:

локальными авариями электрооборудования;
статическим электричеством;
естественным электрическим потенциалом;
блуждающими токами;
токами, связанными с электрохимической коррозией.

Локальные аварии электрического оборудования сопровождаются: обрывами электрических проводов, частичными пробоями изоляционных подземных кабелей, неисправностью электрооборудования, находящегося в квартире. Сантехническая арматура, которая подключена к полихлорвиниловым трубам, может иметь статический заряд из-за постоянного движение воды по ним. Акриловое покрытие ванн или других ёмкостей накапливает заряд электричества на их поверхностях.

Естественным электрическим потенциалом наделено всё, что находится на земле, а также в её атмосфере, так как земная оболочка имеет отрицательный потенциал, а свод неба — положительный. Чем выше находится физическое тело, тем больше значение его потенциала, например, на высоте 2 м показатель достигает 110 вольт.

Блуждающие токи проявляются на проложенных путях электротранспорта. Рельсы в этом случае выполняют роль заземляющих шин. Через них ток, приводящий в движение электродвигатели вагонов, проникает в землю. Люди, живущие возле трамвайных линий, могут чувствовать пощипывание в пальцах при умывании.

Если система состоит из труб, изготовленных из разных материалов, могут образоваться токи электрохимической коррозии. Они не опасны для человека, но разрушают водопровод и запорную арматуру. При подключении стального полотенцесушителя к линии труб, изготовленных из чёрного металла, со временем в их соединениях образуется течь из-за ослабления резьбы.

Разновидности системы

Чтобы не возникали подобные опасные ситуации, разработаны правила устройства электроустановок (ПУЭ), предусматривающие две разновидности системы уравнивания потенциалов, основную (ОСУП) и дополнительную (ДСУП). Первая считается главной и состоит из таких элементов:

заземлителя;
главной заземляющей шины уравнивания потенциалов, находящейся на вводе в здание;
металлической арматуры жилого многоэтажного дома;
вентиляционных коробов;
металлических водопроводов;
защитных элементов от молнии.

При объединении этих элементов можно было бы не опасаться разных потенциалов, но это в прошлом. В последние годы жильцы квартир всё чаще прибегают к замене металлических трубопроводов на пластиковые (полипропиленовые). В результате пластиком разрывается цепь защиты, возникает разница потенциалов, например, в ванной комнате между трубопроводом и полотенцесушителем.

Существует ещё один недостаток в применении только ОСУП. В многоэтажном доме линия трубопровода имеет большую протяжённость, и электрический потенциал её на 1 и на 14 этажах разный. Это опять же создаёт опасную ситуацию.

Чтобы исключить такие ситуации, необходимо изготовление дополнительной системы уравнивания, которая будет функционировать в каждой квартире. ДСУП устраивается в ванной комнате и состоит из таких элементов:

корпуса ванны или душевой кабины;
полотенцесушителя;
водопроводных и газовых труб;
канализации;
вентиляции, если металлический короб выходит в комнату.

К каждому элементу системы должен быть подключён отдельный одножильный провод, другой конец которого подключается к коробке уравнивания потенциалов (КУП). Следует знать определённые требования, предъявляемые ПУЭ к дополнительной системе, по которым запрещено:

подключать объекты ДСУП шлейфом;
обустраивать вспомогательную СУП, если в квартире отсутствует заземляющий контур (выполненный по ТN-С);
разрывать цепь системы по всей длине от клеммной коробки до щитка квартиры, а также включать в неё любую коммутационную аппаратуру.

Такая защитная мера необходима, учитывая большое количество проводников, находящихся в жилых домах. Кроме трубопроводов холодной и горячей воды, а также отопления, существуют ещё металлические трубы систем вентиляции, кондиционирования, молниезащиты. Уравнивание потенциала является необходимой мерой безопасности.

Уравнивание и выравнивание потенциалов

Определение уравнивания можно сформулировать как соединение металлических проводящих плоскостей электрооборудования (корпусов), а также проводящих других частей трубопроводов или металлоконструкций с целью достижения равенства потенциалов между ними для обеспечения безопасности в случае, например, повреждения изоляции. Выполняется уравнивание в электрических установках до 1 кВ.

Выравнивание потенциалов осуществляется способом снижения напряжения при касании и шага между двумя звеньями электроцепи, к которым одновременно может прикоснуться или где одновременно стоит человек.

Выполняется выравнивание при помощи соединения устройств из металла, которые находятся рядом с электроустановкой, её корпусом (уравнивание потенциалов), а также подготовки места растекания, с использованием заземляющего устройства. Заземляющая конструкция, которая изготавливается с учётом напряжения более 1 кВ, должна иметь сопротивление не ниже 0,5 Ом.

Электроустановки, имеющие напряжение больше чем 1 кВ и глухозаземлённую нейтраль, считаются устройствами с высокими показателями токов замыкания на землю. Сюда же относятся установки в 110 кВ и больше, в которых нейтрали находятся в изолированном или заземлённом состоянии посредством резисторов.

При помощи сокращения сопротивления заземляющей конструкции обеспечить безопасность работников на этих электрических установках невозможно из-за высоких показателей напряжения прикосновения и шага, возникших при замыканиях на землю (на корпуса и металлоконструкции электрических установок). Поэтому при выполнении заземления в этих устройствах необходимо применение выравнивания потенциалов.

Устройства для заземления

На территории расположения электроустановки изготавливается заземляющее устройство в виде контура, состоящего из электродов длиной 3−5 м. Они забиваются в грунт и соединяются между собой при помощи стальных полос.

Сооружение этой системы выполняется на глубине 0,6−0,7 м, имеет вид металлической сетки. Располагается в земле на территории, где размещено электрооборудование.

В условиях работы на электроустановках под напряжением, если нет возможности применять другие варианты защиты, используют изолирующие площадки с фарфоровыми ножками-изоляторами, являющимися надёжной изоляцией от земли. Стоя на такой площадке, человек может прикасаться к частям электрического устройства, находящегося под напряжением.

При проведении ремонта ЛЭП используют такую площадку, у которой металлический пол можно подсоединить к ремонтируемой сети для уравнивания потенциалов. При этом работать с проводами под напряжением можно незащищёнными руками, ток не пойдёт через тело человека. Здесь главное выполнять одно условие: стоя на изолирующей площадке, категорически запрещается касаться каких-либо элементов вышки, иначе ток от проводов пройдёт через человека и вышку на землю. Для безопасного подъёма на площадку изолируется звено лестницы.

В чем разница между выравниванием и уравниванием потенциалов?

Рассматривая термины выравнивание и уравнивание потенциалов нужно знать, что для человека несет опасность разность потенциалов, под которую он может попасть. Сам потенциал опасности не представляет. Разность потенциалов может появиться из-за таких явлений как: высокое атмосферное давление (гроза), разные структуры одного металлического предмета, статическое электричество.

Также данное явление возникает, когда человек соприкасается с поверхностями уровень напряжения которых имеет различное значение. Например, стоя на полу, напряжение на котором равно 0, человек касается рукой корпуса электрического оборудования с нарушенной изоляцией, вследствии чего на нем возникает напряжение 220 В. В данном случае затронутые поверхности имеют разный заряд энергии, вследствие этого возникает разность потенциалов, и человек попадает под напряжение прикосновения равное 220В.

В то же время можно находиться под несколькими тысячами вольт, при этом через тело ток протекать не будет. Например, работая с воздушными линиями электропередач (ЛЭП). Напряжение ЛЭП равно 500 000 В. Рабочую платформу, на которой работает человек, при помощи стального проводника соединяют с ЛЭП. Тем самым количество энергии на рабочей поверхности и на ЛЭП становится одинаковым, разность потенциалов в данном случае равна 0. В целях проведения высоковольтных работ, а также в целях безопасности люди активно используют системы выравнивания и уравнивания потенциалов.

Выравнивание потенциалов

Выравнивание – это способ, позволяющий уменьшить разность потенциалов между заземленными металлическими частями и поверхностью земли. Данный способ заключается в прокладке в земле или в полупроводников из стали, соединенных со всеми токопроводящими частями в здании (трубы, корпусы оборудования, светильников…) и с заземляющим устройством. Таким образом заряд всех соединенных объектов будет одинаковым, а при помощи соединения с шиной накопленная энергия будет отводиться в землю.

Система выравнивания потенциалов (СВП) используется при строительстве многоквартирных домов. При создании фундамента по всему периметру дома прокладывается замкнутая стальная арматура с ответвлениями для соединения с заземлителями. Для того чтобы заряд равномерно растекался в землю заземлители прокладывают на равном расстоянии. От общего контура выполняются ответвления на каждый подъезд. Все проводящие объекты: корпусы, трубы, двери, лестницы и т.д. заземляются. На каждый объект прокладывается отдельный проводник, не рекомендуется соединять несколько предметов последовательно, так как при обрыве связи сразу несколько предметов окажутся под напряжением.

Уравнивание потенциалов

Система уравнивания потенциалов (СУП) необходима для того, чтобы обеспечивать равный электрический заряд на всех поверхностях, имеющих способность накапливать энергию и проводить ток. Если в здании где выполнено уравнивание происходит перенапряжение, то заряд повышается на всех предметах, находящихся в помещении. Благодаря этому снижается значение тока, который может протекать через тело человека.

СУП заключается в соединении всех потенциально опасных для прикосновения проводящих частей с защитным нулевым проводником. В таком случае все объекты из металла будут иметь равный заряд и при их одновременном касании будет снижена вероятность удара током.

СУП состоит из основной и дополнительной. Основная защита – это главная защита. Она выполняется путем подключения к главной заземляющей шине всех проводников на электрическом вводе. Соединение производится в вводном распределительном устройстве.

Сходства

Обе защиты (СВП и СУП) направлены на обеспечение безопасности человека от поражения электрическим током и заключаются в соединении всех проводящих предметов, которые потенциально могут оказаться под напряжением и доступны для прикосновения человеком.

Отличия

Направлена на снижение напряженности между открытыми частями электрического оборудования и поверхностью, на которой стоит человек (пол, земля).
Используется на большой площади (бетонный пол, земля). К примеру, в здании – это соединений всей строительной арматуры в потолке, полу, стенах между собой и главной заземляющей шиной.
Представляет собой сетку из проводящих материалов, проложенную в грунте.

Направлена на снижение напряженности между электрооборудованием и сторонними металлическими частями помещения (трубы, строительные конструкции), к которым человек одновременно может прикоснуться.
Используется на небольшой площади, в единичных электроустановках. Уменьшает разность потенциалов между открытыми проводящими частями, доступными для прикосновения одним человеком.
Представляет собой присоединение к заземляющему устройству строительных конструкций, трубопровода, корпусов технологического оборудования.

Проанализируем все вышеописанное. Допустим существует 2 электродвигателя, которые приводят в действие 2 водяных насоса. При подключении вольтметра к корпусам электродвигателей, он покажет большое значение напряжения, опасное для жизни. Для снижения полученного значения до безопасного значения могут быть рассмотрены 2 способа:

Соединив корпусы стальным проводником и подключив полученную конструкцию к заземляющему устройству получится СВП.
Если к имеющейся конструкции присоединить сторонние металлические предметы, находящиеся в помещении, например, трубы по которым течет вода, а также соединить их с заземляющим устройством, то получится СУП.

Заземление и зануление, выравнивание потенциалов

Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством в целях снижения напряжения прикосновения до неопасного для жизни значения.

Занулением в электроустановках напряжением до 1000 В называют преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящейся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора и трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника в сетях постоянного тока в целях надежного срабатывания защиты.

Для защиты от поражения электрическим током людей или животных при прямом прикосновении предназначены: основная изоляция токоведущих частей, ограждения, барьеры, а также размещение электрооборудования вне зоны досягаемости и применение сверхнизкого (малого) напряжения.

В качестве дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ применяют устройства защитного отключения (УЗО) с током отключения не более 30 мА.

Части электроустановок, подлежащие заземлению или занулению.

К ним относятся: корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов; металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки проводов, стальные трубы электропроводки и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования; металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников.

Естественные заземлители. Для заземления электроустановок используют как искусственные, так и естественные заземлители.

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы: металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах; металлические трубы водопровода, проложенные в земле; обсадные трубы буровых скважин; металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.; рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами; другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.

Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству в целях уравнивания потенциалов. Естественные проводники, используемые как защитные, должны иметь надежные соединения, находиться под постоянным контролем и иметь специальную опознавательную окраску.

Выравнивание потенциалов. Это снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.

Внутри больших и многоэтажных зданий аналогичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством присоединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине.

Меры защиты от прямого прикосновения. Главной мерой защиты служит основная изоляция токоведущих частей, которая должна покрывать токоведущие части и выдерживать все возможные воздействия, которым она может подвергаться в процессе ее эксплуатации. Удаление изоляции возможно только путем ее разрушения.

В случаях, когда основная изоляция обеспечивается воздушным промежутком, защита от прямого прикосновения к токоведущим частям или приближения к ним на опасное расстояние, в том числе в электроустановках напряжением выше 1 кВ, должна быть выполнена посредством оболочек, ограждений, барьеров или размещением вне зоны досягаемости.

Необходимо размещение вне зоны досягаемости для защиты от прямого прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ. Расстояние между доступными одновременному прикосновению проводящими частями в электроустановках напряжением до 1 кВ должно быть не менее 2,5 м. Внутри зоны досягаемости не должно быть частей, имеющих разные потенциалы и доступных одновременному прикосновению.

В вертикальном направлении зона досягаемости в электроустановках напряжением до 1 кВ должна составлять 2,5 м от поверхности, на которой находятся люди.

Установка барьеров и размещение вне зоны досягаемости допускается только в помещениях, доступных квалифицированному персоналу.

Меры защиты при косвенном прикосновении распространяются: на корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п.; на приводы электрических аппаратов; каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съемных или открывающихся частей, если на последних установлено электрооборудование напряжением выше 50 В переменного или 120 В постоянного тока (в случаях, предусмотренных соответствующими главами ПУЭ – выше 25 В переменного или 60 В постоянного тока); на металлические конструкции распределительных устройств, кабельные конструкции, кабельные муфты, оболочки и броню контрольных и силовых кабелей, оболочки проводов, рукава и трубы электропроводки, оболочки и опорные конструкции шинопроводов (токопроводов), лотки, короба, струны, тросы и полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с зануленной или заземленной металлической оболочкой или броней), а также на другие металлические конструкции, на которых установлено электрооборудование; металлические оболочки и броню контрольных и силовых кабелей и проводов, проложенных на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т.п., с кабелями и проводами на металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников; электрооборудование, установленное на движущихся частях станков, машин и механизмов.

Для автоматического отключения питания могут быть применены защитно-коммутиционные аппараты, реагирующие на сверхтоки или на дифференциальный ток. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и другие щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

— нулевой защитный PE или PEN проводник питающей линии в системе TNS

— заземляющий проводник, Присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT или TT;

— заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание (если есть заземлитель);

— металлические трубы коммуникаций, входящие в здание: горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п. Если трубопровод газоснабжения имеет изолирующую вставку на вводе в здание, к основной системе уравнивания потенциалов присоединяют только ту часть трубопровода, которая находится относительно изолирующей вставки со стороны здания;

— металлические части каркаса здания;

— металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования. При наличии децентрализованных систем вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды присоединяются к шине PE щитов питания вентиляторов и кондиционеров;

— заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

— заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если такое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

— металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены как можно ближе к точке их ввода в здание.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов.

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 TT, включая защитные проводники штепсельных розеток.

Для уравнивания потенциалов могут быть использованы специально предусмотренные проводники либо открытые и сторонние части к защитным проводникам в отношении проводимости и непрерывности электрической цепи.

Портал о стройке

Что такое уравнивание потенциалов

Если коротко, то уравнивание потенциалов это соединение токопроводящих элементов здания, чтобы не создать разность потенциалов в зоне одновременного прикосновения человеком разных металлических конструкций и корпусов. Разберемся подробнее.

Что такое потенциал и для чего его нужно выравнивать

Для того чтобы разобраться с системой уравнивания потенциалов давайте коротко вспомним, что такое электрический потенциал, а как следствие что такое электрический ток. Для примера возьмем любой электрический проводник. Например, электрический провод.

В «спокойном» состоянии любой проводник имеет равномерное распределение электронов, как положительных, так и отрицательных, по всей своей внутренней структуре.

Если подсоединить проводник к устройству, которое создает на одном своем полюсе недостаток электронов, а на другом полюсе их избыток, все электроны нашего проводника начнут направленное движение, чтобы выровнять этот недостаток и избыток. То есть прийти опять в «спокойный» режим. Такое направленное движение электронов и есть электрический ток, а создаваемый на полюсе проводника избыток или недостаток электронов называется отрицательным и положительным электрическим потенциалом

Разница электрических потенциалов на полюсах приводит к возникновению электрического тока. Если разница потенциалов не меняется и электроны двигаются в одном направлении, то ток называется постоянным. Если положительный и отрицательный потенциал часто меняются местами, то ток называется переменным. В наших электрических сетях потенциалы меняются с частотой 50 раз в секунду. Что и создает в наших электрических цепях переменный электрический ток с частотой 50 Герц.

Немного вспомнив об электрическом токе, вернемся к системе уравнивания потенциалов

При рабочем режиме электрический ток «бегает» по проводнику находящемуся в изоляции от одного электрического потенциала к другому меняя направлении 50 раз в секунду. Все металлические изделия, которыми напичкано наше жилье, да и любое другое помещение и по которым не должен протекать ток имеют в идеале нулевой электрический потенциал.

Таких потенциальных проводников в помещениях и зданиях много. В стены вмурована железная арматура, в систему водоснабжения обязательно входят металлические водопроводные трубы. Системы вентиляции, кондиционирования, молнезащиты, отопления также включают металлические конструкции. Да и сама бытовая техника, работающая от электричества, имеет металлические элементы конструкции. Но это в идеале.

Предположим, что где-то в соседней квартире в результате аварии токоведущий провод коснулся батареи отопления. Ток «растекся» по всей системе отопления и изменил электрический потенциал на вашей батареи.

Что может произойти дальше?

Вы находитесь на полу или в обуви, которые не проводит электрический ток. Ничего не будет. Вас ток не ударит.

Вы находитесь на заземленном полу. Удар тока неизбежен. Для защиты от такого поражения служит устройство защитного отключения (УЗО).

Вы находитесь на непроводящем полу и при этом касаетесь одновременно батареи под напряжением и рядом проходящей трубы. Труба и батарея находятся с разными электрическими потенциалами, и ток благополучно потечет через вас. Удар тока неизбежен.

Вот для защиты от последнего поражения электрическим током защищает система уравнивания потенциалов. Если соединить все металлические конструкции и изделия в помещении, которые не должны быть под напряжением, то в случае аварии все они будут находиться под одинаковым потенциалом. И даже если на всех трубах в квартире будет 220 вольт, вас током не ударит. Правда, при одном условии: вы должны стоять на изолированной поверхности.

Для визуального примера вспомните птичек сидящих на высоковольтных неизолированных линиях электропередач.

Обязательное условие для монтажа системы уравнивания потенциалов

Важно! Обязательно перед монтажом системы уравнивания потенциалов (СУП), нужно выяснить, по какой системе сделано ли в доме заземление. Если по системе TN-C., то делать систему уравнивания потенциалов нельзя! Это опасно для жизни всех ваших соседей, которые не сделали СУП.

Система заземления TN — C предполагает объединение нулевого рабочего проводника( N ) и защитного проводника( PE ) в одном проводе.

Система уравнивания потенциалов (СУП)

Соединение на входе в здание нижеперечисленных проводящих элементов называется главной системой уравнивания потенциалов. Соединяются они на входе в здание, во вводном распределительном устройстве (ВРУ) или рядом с ним:

Магистральный защитный проводник( PE или PEN проводники);

Магистральный заземляющий проводник;

Стальные коммуникационные трубы в здании и между зданиями (холодный и горячий водопровод. газ, отопление, канализация);

Все металлические части строительных конструкций, централизованные системы вентиляции и кондиционирования, а также молниезащиты

Соединяются они на специальной главной заземляющей шине (ГЗШ) или зажиме.

Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП)

Система дополнительного уравнивания потенциалов объединяет, одновременно доступные к прикосновению, открытые токопроводящие части, сторонние проводящие части, а также нулевые защитные проводники всего оборудования, включая штепсельные розетки.

Делается система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП) в зонах с опасной окружающей средой.

Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП) обязательна для ванных комнат. Если в системе нет оборудования с подключенными нулевыми защитными проводниками к системе уравнивания потенциалов, то дополнительную систему уравнивания потенциалов нужно подключить к проводнику PE зажима на вводе.

Важно! Система уравнивания потенциалов в ванной, а также саунах и банях является дополнительной системой (ДУП), именно дополняющей основную систему уравнивания потенциалов (СУП). Устраивать в этих помещениях местную систему уравнивания потенциалов, не связанную с общей системой уравнивания потенциалов Запрещено!

Как устроить систему дополнительного уравнивания потенциалов в ванной (ДУП)

Коротко. Чтобы устроить систему дополнительного уравнивания потенциалов в ванной нужно в распределительном сантехническом шкафу установить пластиковую электромонтажную распределительную коробку с клемником. Называют ее коробка дополнительного уравнивания потенциалов, КДУП или КУП. Размер коробки стандартный.

От шины PE (заземляющий/зануляющий проводник) расположенной в квартирном щитке проложить медный провод марки ПВ3-1х6 мм 2 до коробки дополнительного уравнивания потенциалов (КУП). От шины, установленной в КДУП отдельными проводами ПВ3-1х2,5 мм 2 соединяем все, что нужно объединить в системе дополнительного уравнивания потенциалов. Пример на рисунке ниже. Провода уравнивания потенциалов прокладываются в гофре.

Заземление и уравнивание потенциалов — в чём разница? Инженерная хитрость для безопасности!

В каких случаях напряжение или электрический ток может представлять угрозу для здоровья или жизни

Само по себе наличие напряжения (или потенциала) не несет никакой проблемы. Опасность представляет электрический ток. Он возникает при наличии разности потенциалов между концами проводника.

Важно знать! Тело человека является хорошим проводником для электротока, по причине наличия в клетках жидкости.

Что такое разность потенциалов

Для примера возьмем обычную пальчиковую батарейку. На ее плюсовом контакте есть потенциал значением приблизительно 1.5 вольт, на минусовом — 0 вольт. Если соединить измерительный прибор (мультиметр) с положительным контактом (используя оба провода), значение будет нулевым. А если произвести замер между «плюсом» и «минусом» — мы увидим на приборе напряжение 1.5 вольта.

Почему так происходит? Между плюсовым и минусовым контактом есть разность потенциалов со значением 1.5 вольта. Соответственно, если соединить эти клеммы проводником (электрическая цепь, металлический провод, и прочее) между ними будет протекать электрический ток.

Как это работает на примере электроприборов

Возьмем бытовую розетку 220 вольт. На фазном контакте есть потенциал 220 В, на нулевом — 0 В. Между ними есть разность потенциалов 220 вольт. Если соединить контакты куском провода с малым сопротивлением (условно 1 Ом), то в проводнике возникнет электрический ток 220 ампер (по закону Ома). Разумеется, на практике так делать нельзя, провод моментально расплавится, а изоляция загорится.

Если за два контакта возьмется человек, то несмотря на высокое сопротивление тела, силы тока будет достаточно для фатального исхода.

Все устройства, производящие электроэнергию, имеют соединение нулевого контакта с «землей»: буквально с физическим грунтом. Это означает, что между любым фазным проводом, и физической землей всегда есть разность потенциалов, равная напряжению фазы.

То же самое происходит и в условиях помещения (жилого, производственного, и прочего). На корпус электроприбора может быть подана фаза. Это может возникнуть при аварийной ситуации: повреждение изоляции, попадание влаги в контактную группу, неисправность блока питания. При одновременном касании корпуса, находящегося под напряжением, и элемента инфраструктуры помещения, который имеет электрическую связь с физической землей (например, трубопровод), возникает опасность поражения электротоком.

Если электроприбор имеет правильно подключенное заземление, фаза на корпусе соединяется с «землей»: происходит короткое замыкание, и защитный автомат разъединяет цепь. Поражения электрическим током не происходит.

Это идеальная ситуация, когда в помещении выполнены нормы Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

На практике ситуация может быть иной

Допустим, ваш сосед по подъезду подключил нулевой провод к системе отопления (причины рассматривать не будем: от простой неграмотности до желания отмотать счетчик электроэнергии). На металлических трубах возникает опасный потенциал: от 50 до 220 вольт. Теоретически, напряжение должно «уйти в землю», поскольку стальные трубы проложены в грунте. Однако, если между вашей квартирой и подвалом, произведена замена участка трубопровода на пластик, проводник размыкается. И ваш полотенцесушитель в ванной имеет потенциал, скажем: 170 вольт.

Вы касаетесь металлической трубы и заземленной стиральной машины. Возникает та самая разность потенциалов (с напряжением, опасным для жизни), только источником проблемы является не ваш электроприбор, а труба полотенцесушителя, находящаяся под напряжением.

Как видно из иллюстрации, защитное заземление в данном случае не работает.

Рассмотрим другой вариант:

У вас в стене проложен силовой провод, рядом с которым проходит водопроводная труба. Под нагрузкой (например, включен бойлер либо электрическая духовка), в трубе может наводиться ЭДС (электродвижущая сила). Вода получит нежелательный потенциал, до 50 вольт. Может это и не смертельное напряжение, но при касании смесителя на кухне, вы будете ощущать неприятные пощипывания электротоком. Особенно, если в стяжке пола есть стальная арматура, которая по влажным стенам помещения имеет контакт с физическим грунтом.

В этом случае, рабочее заземление также не работает.

Причины появления разности электрических потенциалов

Кроме очевидных условий, таких как пробой изоляции на корпус электроустановки, или несанкционированное подключение к элементам конструкций, существуют скрытые факторы:

Статическое напряжение. Возникает при трении (например, движение воды в пластиковой трубе), сухом воздухе, запыленности помещений.
Электрохимическое накопление потенциала, возникающее при взаимодействии разнородных металлов.
Атмосферные явления (гроза, сильный ветер) способствуют накоплению электрического потенциала.
Блуждающие и наведенные токи, электромагнитное излучение (СВЧ печи, импульсные блоки питания, мониторы, телевизоры).

Как обезопасить себя от подобных ситуаций? Правила устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривает систему выравнивания потенциалов.

Уравнивание и выравнивание

Разберем основные понятия и термины:

Уравнивание потенциалов — нивелирование разности значений электрических потенциалов между металлическими элементами электроустановки, в помещении, где размещается электроустановка, включая токопроводящие элементы здания. При этом опасной считается ситуация, когда появляется возможность одновременного касания человека проводящих частей. Достигается не размыкаемым соединением всех токоведущих частей между собой с помощью проводников.
Выравнивание потенциалов — это система снижения относительной разности электрических потенциалов между заземлением, доступными к прикосновению проводящими частями электроустановок, поверхностью земли и всеми металлоконструкциями здания. Для этого, система выравнивания потенциалов должна иметь не размыкаемое соединение с рабочим (защитным) заземлителем.

Кроме того, к выравниванию потенциалов относится снижение разности электрических потенциалов на поверхности грунта (пола, перекрытий) для предотвращения эффекта шагового напряжения.

Что означает термин «не размыкаемое»? Все токопроводящие линии соединены между собой постоянно (контактные колодки, винтовые соединения, пайка, сварка и прочее). Не допускается установка размыкающих устройств: плавких предохранителей, выключателей, защитных автоматов. То есть, вся система выравнивания потенциалов представляет собой единый токопроводящий контур, объединенный с аналогичным контуром защитного заземления.

Благодаря этим системам, во всех точках, которых может одновременно коснуться человек, происходит выравнивание электрического потенциала до одинакового значения. Ситуация, когда при одновременном касании в одной точке будет напряжение 220 вольт, а в другой 10 вольт, исключается.

Ваш дом становится абсолютно безопасным.

Важно! Система работает только в случае, когда все без исключения металлические предметы объединены. Если хотя бы один элемент или электроустановка исключены из соединения проводниками — считайте, что весь контур не работоспособен.

Как сделать дополнительную систему выравнивания потенциалов

Систему выравнивания потенциалов легко будет сделать самостоятельно в своем частном доме или квартире, не обращаясь к специалистам. Пошаговая инструкция:

Устанавливаем коробку с шиной заземления.
Прокладываем и подключаем с шины PE заземления электрощита медный провод в изоляции сечением 4 или 6 квадратных миллиметров.
Прокладываем в штробе отдельные провода сечением 4 кв. мм. от коробки к светильникам, розеткам, ванне, трубам и другим металлическим предметам в ванной комнате.
Прикручиваем под болтики провода в коробке.
Подключаем проводники к ванной, светильникам и розеткам под специальные болты, на них расположенные. К трубам присоединения делаем при помощи обхватывающих хомутов. Покупайте только оцинкованные, что бы избежать коррозии в будущем.

Вот и все готово! Раз в год или несколько лет проверяйте надежность и подтягивайте все контакты.

Похожие материалы: