Что такое уравнивание потенциалов. Уравнивания потенциалов

Система уравнивания потенциалов (СУП) используется для того, чтобы обеспечить одинаковый электрический потенциал на всех способных накапливать заряд и проводить электрический элементах здания. Другими словами, требуется обеспечить эквипотенциальную поверхность. Если эта цель достигнута, то временное повышение потенциала в здании наблюдается сразу на всех предметах, благодаря чему исключается протекание опасных для человека и техники токов, либо возникновения искрения между разными элементами.

Главной системой защиты здесь служит основная система уравнивания потенциалов (ОСУП). Уравнивание достигается с помощью подключения всех проводников на электрическом вводе к ГЗШ (главной заземляющей шине).

Соединение обычно производится на ВРУ (вводном распределительном устройстве) либо в непосредственной близости с нему на специальном зажиме.

Элементы, которые требуется подключить к ГЗШ:

— Магистральный заземляющий проводник;

— Основные защитные проводники (PE, PEN);

— Металлические трубы внутренних и внешних коммуникаций в здании, а также проходящие между соседними зданиями (водопровод, канализация, газопровод);

— Металлические части каркаса постройки (сооружения);

— Любые части строительных конструкций, выполненные из металлов (система молниезащиты, кондиционирования, вентиляции, другие централизованные системы).

Обычно основная система уравнивания потенциалов оборудуется только одним выводом, который подключён к ГЗШ. Сама ГЗШ чаще всего устанавливается там же, где находится распределительное устройство.

Если в здании применяются несколько токовводов, то ГЗШ должна быть реализована для каждого отдельного ВУ (ВРУ). Точно также для каждой встроенной трансформаторной подстанции выполняется отдельная ГЗШ. Функции ГЗШ может выполнять PE-шина ВУ (ВРУ, РУНН). Каждый токопроводящий элемент в здании подключать к контуру необходимо отдельным проводником. Не допускается последовательное подключение нескольких проводников.

Сечение проводников, подходящее для использование в ОСУП, должно быть минимум 6 мм2 в случае использования меди и минимум 16 мм2 для алюминиевого провода. Также применяется стальной проводник, которые должен иметь сечение не меньше 50 мм2.

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

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

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

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

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

Определения:

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

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

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

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

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

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

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

1) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;

2) заземляющий проводник, присоединённый к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3) заземляющий проводник, присоединённый к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

4)металлические трубы коммуникаций, входящих в здание…

5) металлические части каркаса здания;

6) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

7) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

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

9) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов - ПУЭ п. 1.7.82.

Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток - ПУЭ п. 1.7.83. ГОСТ Р 50571.3-94.

Система местного уравнивания потенциалов.

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

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

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

Обозначения:

РЕ - защитное заземление

FE - рабочее (функциональное, технологическое) заземление

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

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

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

Где ГЗШ - главная заземляющая шина защитного заземления.

ГШФЗ - главная шина функционального (рабочего) заземления.

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

Использовать данный вариант для сетей типа TNS категорически не рекомендуется!

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

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

Максимальный ток короткого замыкания составит 15,7А.

I кз = 220(В) / (4 + 10)(Ом) = 15,7(А)

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

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

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

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

Наша жизнь невозможна уже без электричества. И сейчас даже сложно представить, как наши далекие предки обходились без этой нужной и в то же время опасной энергии. Электрические провода тянутся к каждому дому, обеспечивая работу различных бытовых приборов. Однако вместе с ними прокладываются и разные не менее нужные коммуникации из металла: трубы, металлорукава, короба вентиляции прочее. В квартирах тоже есть немало металлических изделий. Таким образом, существует вероятность поражения током. А чтобы этого не произошло, используется такая система как уравнивание потенциала.

Что это такое, так ли уж она необходима или можно обойтись без нее, мы узнаем из данной статьи. Ведь не каждый знаком с таким понятием, а между тем, это важный момент, от которого зависит жизнь и безопасность каждого из нас.

Немного уроков физики

Как мы помним еще со школьной скамьи, а в частности из уроков физики, любой проводник имеет электрический потенциал, который сам по себе не представляет опасности. Угроза таится как раз в разности потенциалов между разными изделиями, как правило, из металла. С повышением этой разницы увеличивается и риск поражения электричеством.

Для понимания того, что именно представляет собой уравнивание потенциала, можно привести такой пример. Металлическая поверхность холодильника имеет свой потенциал, он безопасен. У водопроводной трубы, которая может находиться поблизости, тоже есть свое потенциальное значение. И тут главное - насколько потенциал холодильника превышает потенциал трубы. А как еще мы помним, разница потенциалов - это и есть напряжение. И случайное касание этих объектов может представлять серьезную опасность. Человеческое тело в этом случае выступает в роли перемычки на пути следования от большего потенциала к меньшему. Стоит заметить, что все трубы и общедомовые системы коммуникации имеют между собой тесную связь.

Кто-то может возразить, сказав, что величина этого напряжения не опасна для человека, так как к рассматриваемым объектам не подается фаза. В действительности бывают случаи, когда даже обычный вентиляционный короб может обзавестись опасным электрическим потенциалом. И тут мы плавно переходим к термину уравнивания потенциала, о чем речь далее.

Что означает термин СУП?

Под этим определением понимается специальное соединение металлических конструкций, проводящих ток таким образом, что между ними не создается разности потенциалов. И, как следствие, риск поражения током также отсутствует. Разность потенциалов возникает на фоне разных явлений:

• атмосферные перенапряжения;
• блуждающий ток;
• статическое напряжение;
• циркулирующий ток заземления.

Однако утечка тока из электропроводки по металлическим конструкциям, которых в доме полно, наиболее опасна. Через корпуса бытовых приборов тоже может проскочить потенциал.

Иными словами, если между всеми изделиями, поверхностями или конструкциями имеется соединение, то у них у всех одинаковый электрический потенциал. А раз отсутствует разница потенциалов, то и напряжения не возникнет.

Необходимая мера

Система уравнивания потенциалов создана не из прихоти, а является необходимой мерой, поскольку речь идет о жизни и безопасности людей. В особенности, когда речь заходит об обеспечении защиты от поражения током в жилых зданиях. Повышенное внимание в ходе электромонтажных работ уделяется всем имеющимся металлическим соединениям. Большой риск несет ванна и трубопроводы.

Иногда на канализационных и водопроводных трубах появляются разные потенциалы. В этом случае любой может получить разряд тока, просто притронувшись к крану. Однако это возможно лишь тогда, когда эти трубы выступают в качестве заземлителя или нулевого проводника.

Необходимость такой защитной меры вызвана и тем фактом, что большинство жилых домов содержит немалое количество потенциальных проводников. Это арматура, вмурованная в стены для жесткости. Помимо системы водоснабжения и отопления, как правило, с металлическими трубами, существуют еще и системы кондиционирования, вентиляции, молниезащиты. То есть уравнивание потенциала - это скорее необходимая мера.

Шина заземления

Одной только системой СУП не обойтись, так как могут возникнуть разные непредвиденные обстоятельства. А между тем, электроэнергию нужно безопасно отводить в любой момент времени. А для этого все токопроводящие объекты и элементы объединяет шина заземления, которая обычно устанавливается на подходе к зданию. И в качестве дополнительной меры к шине подводится проводник, идущий от PE электрощита.

Что это дает и что будет, если этим пренебречь? К примеру, в электропроводке случился пробой изоляции, также не исключено появление фазы на корпусе стиральной машины. Тогда, стоя на земле, можно получить удар током, причем не только при соприкосновении с металлическими предметами, но и с теми, которые не проводят электричество.

Получается, что создается целая электрическая цепь, по которой ток устремляется в землю, но перед этим проходит через тело человека. Благодаря системе уравнивания потенциалов все приборы и предметы соединены с заземляющей шиной PE электрощита, энергия тока устремляется по проводнику с наименьшим сопротивлением. А по телу человека же пройдет безопасный ток.

Ванная - помещение повышенного риска

Ванная комната, в силу практически постоянного повышенного уровня влажности, относится к опасному типу помещений с точки зрения электробезопасности. К тому же именно здесь проходит большая часть металлических труб. Как раз в этом помещении или в непосредственной близости к нему ставится коробка, а в ней заземляющая шина. При помощи болтиков к ней крепятся проводники, которые соединяют все токопроводящие объекты помещения.

При этом следует иметь в виду, что от каждого металлического предмета или токопроводящей поверхности должен идти только один проводник. Соединять все предметы нужно общим проводом в целях экономии. В качестве исключения можно сделать контур заземления в частном доме, в котором одно последовательное соединения, но без разрыва проводника.

Также при помощи отдельных проводов нужно соединять все имеющиеся розетки в помещении. Если дверь в ванной металлическая, что улучшает дизайн, необходимо заземлить отдельным проводником дверную коробку.

В большинстве случаев коробка с шиной устанавливается в месте санузла, где скопление труб. Обычно многими жильцами эта область зашивается, чтобы скрыть неприглядный вид от глаз. А для доступа предусмотрена дверца.

Старое - не всегда безопасное

В старые времена, когда еще существовал СССР, большое распространение получила система заземления вида TN-C. Сталинки, брежневки, хрущевки - все эти дома оборудовались именно этой системой, которая защищала жильцов от случайного удара током. В ней защитный и рабочий провода объединены в единый проводник, носящий название PEN. Он, в свою очередь, соединялся с распределительным устройством здания. Монтаж системы проводился в соответствии с правилами устройства электроустановок уравнивания потенциалов (ПУЭ) того времени.

Что в ней было хорошего? Прежде всего - простота работ и дешевизна. Система обеспечивает надежную защиту от сверхтоков. При необходимости задействуются автоматические выключатели. Однако присутствует существенный недостаток - это отсутствие отдельного заземляющего проводника. Этот факт ставит под сомнение ее использование в многоквартирных жилых домах.

Такой тип заземления может быть опасен в случае однофазной электропроводки, так как зачастую она возгорается. Но куда большую опасность таит в себе обрыв PEN провода или как его еще называют - отгорание нуля. Это означает, что на корпусе электробытовых приборов может появиться фаза, что не есть хорошо. Обычно это случается когда потребления тока значительно превышает нормы.

В настоящее время такой контур заземления в частных домах уже не используется. То же самое можно сказать про строительство новых зданий - система TN-C уже утратила свою актуальность. Объясняется это тем, что современные бытовые приборы существенно прибавили в мощности. Кроме того, при наличии данного типа заземления запрещается проводить монтаж СУП.

Разновидности

Существует всего две разновидности СУП:

1. ОСУП;
2. ДСУП.

При этом первая считается главной, а вторая является дополнительной мерой. Также они имеют различия, но в качестве идеального варианта лучше использовать их обе. Разберем почему.

Система ОСУП

В современном строительстве система ОСУП предусмотрена еще на стадии проектирования зданий, а ее монтаж производится до того, как поселятся жильцы. Частью системы являются:

• заземляющий контур;
• проводники ОСУП;
• защитные PE проводники;
• главная заземляющая шина.

Главная задача данной системы заключается в обеспечении защиты здания от проникновения электричества по любым токопроводящим путям. Это могут быть трубопроводы инженерных коммуникаций, металлическая пожарная лестница и прочие объекты. При попадании на них высокого потенциала от внешнего источника, благодаря ОСУП он будет тут же перенаправлен в землю.

Система успешно работает с несколькими типами заземления:

• TN-C-S;
• TN-S;

Производя монтаж, следует помнить, что соединение проводников типа PE (защитный) и N (рабочий ноль) категорически недопустимо. Также категорически запрещается соединение при использовании шлейфов. Кроме того, нельзя включать в цепь коммутационные аппараты.

Система ДСУП

Если у системы ОСУП задача заключается в обеспечении электрической безопасности всего дома, то монтаж системы уравнивания потенциалов ДСУП сужает область действия до какого-либо конкретного помещения. Зачастую это ванная.

Обычно в ней нет необходимости, так как ОСУП прекрасно обеспечивает защитные функции. Но как только жильцы начинают что-либо переделывать, нарушая целостность проекта дома, то здесь просто не обойтись без ДСУП. Многие хозяева квартир меняют металлические трубопроводы на пластиковые. Такая вынужденная мера, с одной стороны, обоснована, но с другой - появляется проблема. Все электрически связи, которые были предусмотрены строителями, разрываются. А это уже повышает риск получить электротравму.

Помимо ванной комнаты, на кухне тоже может быть электрооборудование повышенной опасности. Состоит данная система из следующих элементов:

• коробка уравнивания потенциалов (куп);
• соединительные проводники.

Согласно физическим законам, электрический потенциал имеет свойство меняться на длинном проводнике. То есть на вводном участке трубы он одного значения, а на 9 или даже 15 этаже у него уже другое значение. Причем разница может быть существенной.

Проведение монтажа ДСУП

Перед тем как проводить монтаж СУП, первым делом необходимо выяснить, какая система заземления используется в здании. Если TN-C, то проводить работы ни в коем случае нельзя! Такой шаг может представлять серьезную угрозу для соседей, у которых нет СУП.

Перед самими работами нужно убедиться в наличии:

• клеммной коробки (КДУП или КУП) - для ванной лучше с защитой IP54 и более;
• медного одножильного провода сечением не менее 6 мм;
• защитных проводов;
• крепежных элементов (хомуты, болты и прочее).

После желательно составить схему, на которой указать соединение всех элементов цепи, включая путь проводника от коробки КУП до главной заземляющей шины электрощита. А чтобы дополнительная система уравнивания потенциалов хорошо работала, нужно хорошо зачистить область контакта под хомуты.

Следующим шагом будет установка монтажной коробки в удобное место. Затем последует соединение PE проводника, который обычно подводится к щитку от наружного заземляющего контура, с шиной коробки при помощи заготовленного медного провода. После этого она соединяется посредством отдельных проводов с каждым токопроводящим элементом, согласно составленной схеме.

При этом если есть участки, где проводники основной системы уравнивания потенциалов не получат механического повреждения, то можно использовать небольшое сечение - 2,5 мм, в иных случаях лучше выбирать провод чуть толще (4 или 6 мм).

Завершающий этап

После монтажа системы ДСУП нужно обязательно провести замеры с целью проверки ее работоспособности во избежание несчастных случаев. Для этого потребуется вызвать электрика или заказать соответствующую услугу у специалистов электротехнической лаборатории.

Электричество давно стало неотъемлемой частью повседневной жизни каждого из нас. Люди настолько привыкли к этому благу, что порой забывают об опасностях, которые могут возникнуть при эксплуатации электроустановок (бытовых электроприборов). На начальном этапе проектировании энергоснабжения любого объекта, особое внимание уделяется безопасности. Практически все пользователи электроприборов знают, что такое оголенный провод, изоляция, заземление. А вот термин «выравнивание потенциалов», знаком только профессиональным электрикам. Если мы не видим внешних признаков проблемы, возникает ложное чувство отсутствия опасности. И это при том, что переменное напряжение свыше 42 вольт, может оказаться смертельным для человека.

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.

В чем отличие системы выравнивания потенциалов от защитного заземления

Заземление - это преднамеренное не разъемное электрическое соединение частей электроустановки или цепи с заземлителем. Предназначено для снижения напряжения (в точке, где его не должно быть при нормальных условиях эксплуатации), до безопасного уровня.

Как видим, в определении нет понятия потенциала (разности потенциалов). Кроме того, организация заземления производится только на электроустановках, или электроцепях. Выравнивание потенциалов относится и к элементам инфраструктуры, а также к металлическим предметам, не являющимся электроустановками.

При этом, защитное заземление эффективно работает лишь в комплексе с устройствами защитного отключения (предохранительными вставками, автоматическими выключателями). Без таких устройств, организация заземления не снижает безопасность электроустановок, и может привести к пожару при возникновении замыкания фазы на «землю».

В отличие от заземления, система выравнивания потенциалов является самодостаточной, дополнительных защитных приспособлений не требуется. Единственное условие - наличие электрического соединения с физической землей.

Требования организации системы выравнивания потенциалов в ПУЭ

В Правилах устройства электроустановок нет четкого и универсального определения данной системы. Устройство выравнивания потенциалов имеет специфику в зависимости от мест применения. В разных типах помещений, при работе с различными видами электроустановок и прокладке токоведущих линий, существуют свои методики.

Для примера рассмотрим наложение переносного защитного заземления, при производстве ремонтных работ в электроустановках с трехфазным питанием:

Все токоведущие шины в пределах одной электроустановки соединены между собой (уравнивание потенциалов), а затем присоединены к заземлителю (выравнивание потенциалов). При появлении напряжения на любой из частей, разности электрических потенциалов не возникнет, работа проводится в безопасных условиях.

В ПУЭ есть перечень защитных мер, где эта система упоминается, как один из пунктов, обязательных к применению:

• организация защитного заземления;
• автоматическое отключение подачи напряжения;
• уравнивание потенциалов;
• выравнивание потенциалов;
• двойная или усиленная изоляция проводников и корпуса электроустановки;
• организация электропитания малым напряжением (для переменного тока - не выше 50 вольт);
• защитное разделение электрических цепей;

Создание систем выравнивания потенциалов

Проект каждой системы индивидуален, и разрабатывается в соответствии с конфигурацией помещения. Существуют общие правила монтажа, которые необходимо выполнять:

Какие объекты подключаются к системе выравнивания потенциалов

• Металлические корпуса всех электроустановок (если они не заземлены надлежащим образом). В список входят и токопроводящие корпуса светильников (торшеров).
• Разумеется, вся система защитного заземления. Собственно, от нее и начинается система выравнивания потенциалов.
• Металлические части каркаса здания, арматура фундамента, стен, перекрытий.
• Самостоятельно установленные металлические элементы инфраструктуры. Например, стальная сетка под стяжкой пола или металлический профиль под листами гипсокартона.
• Металлические трубы и кожухи системы вентиляции.
• Медные трубки системы подачи хладагента в кондиционерах (если они имеют большую протяженность).
• Металлические оболочки бронированных кабелей.
• Экранная оплетка информационных кабелей (телевидение, интернет).

На этом пункте остановимся подробнее. Кабель в металлической оплетке начинается от распределительного или усилительного устройства, которое расположено далеко за пределами вашего помещения. При этом у вас нет возможности контролировать правильность организации питания или заземления этих устройств. Может возникнуть ситуация, когда по экрану к вам в дом придет фаза.

Вы, ничего не подозревая, можете одновременно коснуться оплетки под напряжением, и заземленного металлического предмета (например, радиатора отопления). Последствия очевидны - поражение электротоком. При подключении экрана к системе выравнивания потенциалов, внешний пробой фазы на кабель, не страшен.

• Все металлические части системы водоснабжения и канализации: трубы, смесители, раковины из нержавейки, поддоны и металлические кабинки душевых, ванны.
• Компоненты систем водонагрева: бойлеры, внутренние трубы.
• Система отопления: трубы, радиаторы, полотенцесушители.
• Система газоснабжения.
• Заземление молниезащиты (если у вас частное жилище, в многоквартирных домах «опция» недоступна). При этом молниеотвод подключается к общей системе, и собственному заземлителю одновременно.
• Металлопластиковые рамы окон (если токопроводящие элементы не покрыты пластиком).
• Стальные двери и дверные коробки.

На схеме это выглядит так:

1. Шина выравнивания потенциалов.
2. Грозоразрядник от щита питания. Соединен с фазой. В нормальном состоянии, контакта между фазным и заземляющим проводником нет - в разряднике достаточный зазор. При ударе молнии в силовой кабель, возникает дуговой ток на «землю», и разница потенциалов в несколько тысяч вольт не возникнет.
3. Ограничитель перенапряжения в линии данных.
4. Кронштейны крепления заземляющих проводников к металлическим трубам.
5. Фундаментный заземлитель с шиной, входящий в общую систему выравнивания потенциалов.

Монтаж системы выравнивания потенциалов многоквартирного дома (производственного помещения)

Установка элементов системы начинается в процессе строительства. При создании фундамента, по всему периметру будущего сооружения прокладывается металлическая шина. Это замкнутый проводник (стальная полоса или арматура) с приваренными ответвлениями для соединения с заземлителями, и для внутренней разводки проводников. Для обеспечения равномерного растекания потенциала в физическую землю, по контуру здания устанавливается несколько групп заземлителей на равном расстоянии. По возможности, между ними обеспечивается равное расстояние.

От общей шины выполняются разветвления в каждую секцию (подъезд), где устанавливается вводной щит питания. Формируется щиток заземления, соединенный с системой выравнивания потенциалов.

Он располагается в щитовой, или в подвальном помещении. Доступ к щитку должен быть ограничен (если это не частный дом). К обслуживанию допускаются только представители энергокомпании, или ГУП.

Важно! Вся контурная (каркасная) система соединяется между собой с помощью сварки. Только после проверки надежности и электропроводности соединения, производится окончательная заливка бетоном.

К вертикальным элементам системы приваривается арматура перекрытия. При необходимости, выполняются шинные переходы из помещения в помещение.

После возведения стен, по наружной стене прокладывается токопроводящая шина для молниезащиты, устанавливаемой на крыше. Все эти проводники входят в систему выравнивания потенциалов.

Обязательно выполняются отводы в виде арматуры или стальных полос в шахты, по которым прокладываются вертикальные трубопроводы (стояки). После монтажа систем водоснабжения и канализации, к стальным трубам привариваются проводники для соединения с системой выравнивания потенциалов.

Важно! В старых домах, где неоднократно проводились ремонтные работы (без капремонта), в стояках могут быть пластиковые вставки.

Это означает, что целостность системы выравнивания потенциалов нарушена. Рекомендуется продублировать соединение, просто подключив заземляющий проводник к шине заземления. Это можно сделать с помощью контактного хомута.

Информация для справки

Для соблюдения эстетики, в жилых домах не создается шина выравнивания потенциалов в каждой квартире. Ее роль выполняет шина заземления, расположенная во вводном щитке. По современным требованиям электробезопасности, во всех подъездных шахтах со стояками, прокладывается стальная полоса (для системы выравнивания потенциалов), соединенная с защитным заземлением. Она как бы закольцовывает общий контур по второму кругу, дублируя заземление.

При создании собственной системы в квартире, допускается использовать эту точку подключения. Создав собственный щиток, вы можете подключить к нему объекты, не являющиеся электроустановками. Например – ванну (если она не из акрила или пластика).

Для этого на корпусе должен быть специальный контакт. Если его нет - используйте штатные крепежные элементы.

Создание системы выравнивания потенциалов в частном доме

Принцип такой же, как и в многоквартирном жилье, только объем работ существенно меньше. После установки заземлителей (это тема отдельной статьи), вы прокладываете совместную с заземлением шину выравнивания потенциалов. От нее производится параллельная разводка в соответствии с правилами:

• Штатные точки заземления розеток, электроустановок. В том числе токопроводящих корпусов.
• Подключение всей металлической инфраструктуры здания, включая молниезащиту на крыше.

Чтобы оценить количество охваченных объектов - взгляните на иллюстрацию.

Точки подключения помечены кружочками.

При строительстве нового дома, вы сможете оптимизировать затраты, предусмотрев несколько базовых щитков для подключения заземления и системы выравнивания потенциалов. Это позволит сэкономить заземляющий проводник при разводке в разные комнаты.

• В ванной комнате необходимо создавать дополнительную систему уравнивания потенциалов, даже если в доме есть основная.
• При монтаже электрических нагревательных элементов системы «теплый пол», рекомендуется уложить сверху стальную сетку. Затем арматура соединяется с системой выравнивания потенциалов, и производится финишная заливка стяжки или самовыравнивающейся смеси.
• Если у вас нормально заземлен водопровод, а к смесителю проложен небольшой участок металлопластиковой трубы (такая схема широко распространена), корпус смесителя надо заземлить отдельным проводником. Особенно это касается ванной комнаты.
• Система дифференциальной защиты (УЗО) электрического бойлера не конфликтует с выравниванием потенциалов. Совместное использование допустимо.

Нежилые помещения

В технических помещениях, мастерских, на производстве, шина выравнивания потенциалов (как правило, представляющая собой и рабочее заземление) прокладывается открытым способом по внутренней стене. К ней подключают заземляющие проводники электроустановок, а также линии, соединяющие все токопроводящие элементы помещения. Таким образом формируется идеальная система выравнивания потенциалов.

В офисных зданиях, чтобы не портить внутреннюю отделку, можно спрятать шину в декоративный пластиковый короб для прокладки кабеля. Часто владельцы игнорируют заземляющие проводники от радиаторов отопления. Это недопустимо - большинство случаев поражения электротоком происходят именно при одновременном касании оборудования и батарей отопления.

Важно!
Офисные помещения более опасны в плане возникновения разности потенциалов в самых неожиданных местах. Неконтролируемые соседи-арендаторы могут подбросить любой «сюрприз» в виде напряжения в системе водопровода, или соединения фазного провода с оплеткой интернет кабеля. Поэтому перед началом работы в таком здании, потратьте немного времени и средств на проверку систем защитного заземления и выравнивания потенциалов. Вы сбережете и здоровье сотрудников, и офисную технику.

Итог

После изучения материала, вы научились различать системы безопасности при работе в помещениях с электроустановками. За каждым требованием Правил устройства электроустановок стоит чья-то жизнь. Не приобретайте печальный опыт ценой своих ошибок. Система выравнивания потенциалов монтируется один раз, и навсегда дает уверенность в безопасности.

Видео по теме

Знакомое ощущение – антенна бьёт током. Такие негативные эффекты возникают из-за отсутствия системы уравнивания потенциалов. Атмосфера характеризуется собственным потенциалом. Но эти занятные вопросы обсудим позже. Сейчас вспомним Николу Тесла, гром и молнии и смелых лётчиков, исследующих облака.

Зачем нужно уравнивать потенциал

Гении творцы черпали идеи из снов. Леонардо да Винчи, спавшему полтора часа в сутки, урывками, но равномерно – каждые 240 мин, этого хватало.Но сны он перестал видеть, а без этого творить сложно. Нет сведений, что снилось Николе Тесла, хотя его авторству принадлежит море идей. Недаром единица магнитной индукции названа его именем. Он изучал атмосферное электричество и понял, что вещь это прелюбопытная.

Согласно научной литературе, Земной шар несёт заряд отрицательного знака, равный 500 кК. За счёт атмосферных токов утечки каждые полчаса заряд теоретически обнуляется. На практике этого не происходит. Учёными установлено, что колебания атмосферного тока согласованы по времени, максимум заряда приходится на 19.00 по Гринвичу. Мистика? Нет, пульс Земли.

Заряд, постоянно утекающий в небо, восполняет энергия Солнца и космических излучений, правда, пока тематика изучена мало. Ясно одно: при ударе молний Земля не теряет заряд, а обретает. По периметру циклона образуется избыток отрицательных носителей, а в центре – островок положительных. При определённом значении напряжённости поля отрицательное кольцо пробивается на земную поверхность, и потенциал планеты восполняется.

Если бы схема уравнивания потенциалов охватывала планету, непогода протекала бы в тихой манере. Физика процесса пока не определена, учёные предполагают присутствие неучтённого, неизвестного фактора, помогающего управлять погодой. В ближайшее время он останется за кадром. Нам важен факт, что облака таят потенциал относительно Земли, напряжённость поля 100 В/м. Разность потенциалов между кончиком носа и стопами составляет 150 В/м.

Электрический удар мы не получаем потому, что стоим на Земле. Потенциал уравнивается, электрическое поле отклоняется вверх (изгибаются силовые линии). Но висящий в воздухе кусок металла постепенно накапливает заряд, приводящий к неожиданным эффектам. Благо, атмосферный ток характеризуется единицами мкА на квадратный метр, и процесс протекает медленно. Но постепенно поверхность металла набирает потенциал.

Если экран не заземлён в щитке, разряд статического электричества неизбежен. Удар не сильный, лёгкое покусывание. Но шина уравнивания потенциалов непременно подключена к экранирующей оплетке телевизионного кабеля для исключения описанного эффекта. Другая мера касается антенного контура. Антенный вибратор представляет замкнутый контур, часть которого присоединяется на оплётку, дополнительное уравнивание потенциалов не требуется. Для конструкций иных типов задачку выравнивания потенциалов каждого плеча решают отдельно, но все элементы заземляют.

В противном случае изучаем в сети жалобы:

• Полез менять конвертер на спутниковую тарелку, и вломило по полной программе. Помогите.
• Ставлю жене писать КВН на видеомагнитофон, подсоединяю ТВ кабель, получаю разряд.
• Гудит плазменная панель после заземления по европейским стандартам. А было нормально. Что делать?
• Антенный кабель кусается.

Список легко продолжат читатели. Ответ даём в вопросительной форме: коробка уравнивания потенциалов установлена правильно? Монтаж выполнен по нормативам? Оплётка кабеля – металлический проводящий материал, по нормам её зануляют на щитках каждого этажа. Согласно правилам (РД 34.21.122) металлические части здания заводят на шину молниезащиты – контур заземления, куда по правилам TN-C-S приходит нулевой провод. В пределах квартиры потенциал уравнивают в ванной комнате.

Как выполнять выравнивание потенциалов

Согласно РД 34.21.122 уравнивание и выравнивание потенциалов ведётся в наземной части арматурой круглого сечения площадью от 6 и кв.мм. Требованиям соответствует стальная арматура зданий, соединенная между собой. Наружный контур прокладывают под землей.

Учитывая требования стандартов, чугунную ванну следует тоже подключить к устройству уравнивания потенциалов, она проводит ток и может стать причиной неприятностей. Обратите внимание, шины уравнивания потенциалов прокладываются отдельно от заземляющих и нулевых.

Уравнивание потенциалов

В распределительном щитке предусматривают шину (часть главной заземляющей шины) для уравнивания потенциалов либо покупают КУП. Внутри коробки уравнивания потенциалов присутствует общая шина для объединения проводников, которую допускается завести на нулевой провод. Согласно стандарту получается единое целое с системой молниезащиты, заноса напряжения. При этом конструкция снабжается контуром заземления минимум из двух штырей (диаметр от 10 мм согласно РД 34.21.122, но преимущественно от 18 мм), врытых на глубину не менее 3 метров (дистанция между зубьями 5 метров). Система молниезащиты объединяется арматурой фундамента, надёжно заземлённой. Это позволяет не закладывать искусственный контур. Получается, в масштабах жилого массива создание средства для уравнивания потенциалов -искусство, непосильное одному человеку (жильцу). В масштабах квартиры заводят все клеммы на корпус подъездного щитка, убедившись, что на него не замкнута фаза.В этих целях не используют газовые трубы, водопровод.

Зануление

Клемма зануления приборов расположена на корпусе. Не путайте с заземлением! Последнее работает, пока вилка включена в розетку. Для снятия статического электричества важно постоянство работы устройства выравнивания потенциалов. Этому помогает лепесток на ванной, куда прикручивают ушко провода. Бытовые приборы снабжены отверстиями на корпусе, куда крепится провод для зануления.

Уравнивание при пластиковых трубах

По правилам на входе в здание уравнивают потенциалы между заземлением, нулевым проводником и трубами. Современный водопровод – пластиковый, и эта мера утратила эффективность. Уравнять потенциалы негде.

Обустройство системы

Иногда требуется обустройство системы выравнивания потенциалов. Под этим подразумевается снятие шагового напряжения с пола, поверхности земли. Защита нужна при вероятности пробоя фазы на почву. Земля – хороший проводник, токи распространяются вглубь и по поверхности. При высоких напряжениях (220 В не считаем) возникают ситуации, когда на длине шага падает опасное для жизни напряжение. Выравнивание потенциалов достигается укладкой в грунт, толщу пола заземляющей арматуры.

1. Набираем в Яндексе «пуэ 7», нажимаем «Поиск».
2. Выбираем сайт, где документ приведён текстом непосредственно на странице.
3. Нажимаем Ctrl+F, вводим в поисковое окошко браузера слово «уравниван» — без окончания. Так получим максимальное количество вхождений.
4. Листаем документ кнопками вверх и вниз (возле окошечка), подбираем подходящую методику.

Полезно изучить виды и способы заземления. Мы говорили выше, в распределительном щитке систему уравнивания потенциалов допустимо посадить на нулевой провод. Согласно ПУЭ 7 для защиты от поражения током заземление и выравнивание потенциалов применяют и вместе, и в отдельности. Принцип ясно продемонстрирован советской бытовой техникой: сетевой шнур не оборудован клеммой заземления:

1. Как защитится от поражения током через корпус камина? Подключить к системе выравнивания потенциалов.
2. Как уменьшить излучение старенького телевизора? Подключить корпус (металлическое шасси) к системе уравнивания потенциалов.
3. Как обезопасится от ударов током со стороны старенькой духовки? Подключить корпус к системе уравнивания потенциалов.

Строго говоря, речь идёт, скорее, о заземлении, но это вопрос второстепенный. Главное — потенциал корпуса приборов в доме должен быть одинаков, желательно нулевой относительно земли. При правильно обустроенной системе уравнивания потенциалов не наводят защиту от прямого прикосновения (при напряжении питания до 25 В переменного или 60 В постоянного тока). Подробная информация приводится в разделе ПУЭ «Меры защиты от прямого прикосновения».

Подбор кабелей системы уравнивания потенциалов аналогичен заземляющим: 6 миллиметров квадратных сечения по меди или 10 по алюминию. Встречаются рекомендации по стали – 50 квадратных миллиметров. Но основная система уравнивания потенциалов работает с катанкой диаметром 6 мм, и площадь сечения близка к 30 кв. мм, а проводимость железа в 5 раз меньше проводимости меди. Монтаж внутреннего уравнивания потенциалов выполняется на клеммы с проверкой сопротивления, снаружи преимущественно сталью и на сварные швы длиной не менее 10 см.

Устройство уравнивания потенциалов делят на основную и дополнительную. Первую можно назвать глобальной, она объединяет все нулевые и защитные проводники, металлическую арматуру, молниезащиту и др. Дополнительная (ШДУП) подразумевает распространение мер безопасности на локальную площадь. Допустим, объединяют чугунную ванну, корпус стиральной машины, смеситель, присоединяют к нулевым жилам или защитным. Напоследок подчёркиваем, что заземление и уравнивание потенциалов не идентичны друг другу.