Выравнивание и уравнивание потенциалов

Монтаж и эксплуатация электрических сетей

Выравнивание и уравнивание потенциалов

Говоря о понятиях выравнивание и уравнивания потенциалов, следует понимать, что опасность для человека представляет не потенциал, под которым он может оказаться, а разность потенциалов. Человек может спокойно работать в условиях, когда он находится под потенциалом в несколько сотен киловольт, электрический ток в этом случае через тело человека не протекает. К таким работам, в частности, относятся работы на воздушных линиях электропередачи, в том числе, на воздушных линиях сверхвысокого напряжения.

В то же время опасным является ситуация, когда человек попадает под напряжение, т.е. под разность потенциалов. Например, человек касается корпуса оборудования потенциал которого равен 220 В, а ногами стоит на основании потенциал которого равен нулю. В этом случае человек попадет под напряжение 220 В, через его тело будет протекать ток, величина которого может быть опасна или даже смертельна для человека.

Если путем применения специальных защитных мер уравнять потенциалы (например, сделать так чтобы потенциал корпуса и основания был равен 220 В) или выровнять их (например, сделать так чтобы потенциал корпуса был 220 В, а основания 200 В), то опасности получения тяжёлой и, тем более, смертельной электрической травмы не будет.

Понятие «выравнивание потенциалов»

Существует несколько подходов к определению понятия «выравнивание потенциалов».

В соответствии с ТКП 339-2011 (а также ПУЭ 7) выравнивание потенциалов – 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. Таким образом, в соответствии с ПУЭ, выравнивание потенциалов направлено на снижение напряжения шага.

Рисунок — Cнижение разности потенциалов на поверхности земли (снижение шагового напряжения)

В соответствии с ГОСТ 12.1.019-2009 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защит» выравнивание потенциалов – обеспечение электрической связи между открытой проводящей частью и находящимися в земле или проводящем полу проводящими частями (проводниками), предназначено для обеспечения близкого по значению потенциала между открытой проводящей частью, к которой может прикасаться человек, и поверхностью земли или проводящего пола. Таким образом, в соответствии с ГОСТ, выравнивание потенциалов направлено на снижение напряжения прикосновения.

Рисунок — Cнижение разности потенциалов между открытой проводящей частью, к которой может прикасаться человек и поверхностью земли (снижение напряжения прикосновения)

Область применения

В обязательном порядке выравнивание потенциалов должно применяться лишь в электроустановках помещений для содержания животных. В соответствии с ПУЭ, в зоне размещения животных в полу должно быть выполнено выравнивание потенциалов при помощи металлической сетки или другого устройства, которое должно быть соединено с дополнительной системой уравнивания потенциалов. В остальных случаях выравнивание потенциалов применяется в качестве дополнительной меры электробезопасности.

Понятие «уравнивание потенциалов»

Защитное уравнивание потенциалов – электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.

Различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные в ТКП 339-2011 (или ПУЭ 7) части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов. Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены как можно ближе к точке их ввода в здание. Если трубопровод газоснабжения имеет изолирующую вставку на вводе в здание, к основной системе уравнивания потенциалов присоединяется только та часть трубопровода, которая находится относительно изолирующей вставки со стороны здания.

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.

Область применения

Уравнивание потенциалов должно быть выполнено в электроустановках, в которых в качестве защитной меры применено автоматическое отключение питания.

Кроме того, в соответствии с ТКП 339-2011, основная система уравнивания потенциалов должна быть выполнена в каждом здании (в ПУЭ 7 это требование отсутствует).

Рисунок — Система уравнивания потенциалов в здании: М — открытая проводящая часть; Т1 — естественный заземлитель; Т2 — заземлитель молниезащиты (если имеется); ГЗШ — главная заземляющая шина; 1 — нулевой защитный проводник; 2 — проводник основной системы уравнивания потенциалов; 3 — проводник дополнительной системы уравнивания потенциалов; 4 — токоотвод системы молниезащиты; 5 — контур (магистраль) рабочего заземления в помещении информационного вычислительного оборудования; 6 — проводник рабочего (функционального) заземления; 7 — проводник уравнивания потенциалов в системе рабочего (функционального) заземления; 8 — заземляющий проводник.

• Устройство основной системы уравнивания потенциалов.
• Устройство дополнительной системы уравнивания потенциалов.

1. Что такое система уравнивания потенциалов и для чего она нужна?

Согласно ПУЭ* (п.1.7.32.): Уравнивание потенциалов — это электрическое соединение проводящих частей* для достижения равенства их потенциалов.

Для чего же нужна система уравнивания потенциалов? Что бы разобраться представим схему электроснабжения ванной комнаты:

Из приведенной выше схемы видно, что ток, при включении стиральной машины в розетку, проходит через ее электродвигатель и возвращается обратно в сеть через N-шину по нулевому проводу. От той же N-шины выполнено заземление (зануление) корпуса стиральной машины, это необходимо для того, что бы в случае повреждения изоляции в стиральной машине и замыкании на ее корпус произошло отключение напряжения аппаратом защиты. Но т.к. корпус стиральной машины подключен к той же N-шине по которой протекает ток через нулевой провод, возникает опасность перетекания тока от нулевого провода через N-шину к корпусу стиральной машины и появлении на нем электрического потенциала.

Справочно: За направление движения тока условно принимается направление электрической энергии — от генератора, к потребителю.

Как известно напряжение (обозначается буквой U) — это разница потенциалов двух точек (обозначаются буквами φ1 и φ2):

U= φ1 — φ2

Например, в нашем случае, фазный провод имеет потенциал φ1=220 Вольт, а нулевой провод имеет потенциал φ2=0 Вольт, тогда напряжение между фазным и нулевым проводом (напряжение сети) будет равно:

U=220 — 0 =220 Вольт

Кроме нулевого провода нулевой потенциал так же имеют все проводящие конструкции здания имеющие контакт с землей, например: система отопления, металлические трубы подачи горячей и холодной воды, металлическая газовая труба, арматура здания и т.д.

Представим ситуацию: на корпусе стиральной машины, в результате изображенного на вышеуказанной схеме подключения, появился электрический потенциал, равный, к примеру, 30 Вольт, в это время человек приняв ванну оперся на стиральную машину, потянулся за полотенцем и коснулся полотенцесушителя, который, через систему отопления имеет связь с землей (т.е. его потенциал равен нулю), человек может получить удар током, т.к. ток, как известно, протекает по пути наименьшего сопротивления:

Напряжение между рукам (т.е. между точками «А» и «В») будет равно:

U= φ1 — φ2=30 — 0 =30 Вольт

где: φ1 — потенциал на корпусе стиральной машины; φ2 — потенциал на полотенцесушителе

Ток пройдет по корпусу стиральной машины, далее по цепи рука-рука на полотенцесушитель а с него по системе отопления в землю, кроме того ток так же может пройти по цепи рука-нога, т.к. пол в ванной, как правило, так же является токопроводящим.

Для того что бы предотвратить такое развитие событий и применяется система уравнивания потенциалов:

В данном случае, даже при возникновении вышеизложенной ситуации с появлением электрического потенциала на корпусе стиральной машины, потенциал той же величины возникнет на всех проводящих конструкциях и следовательно напряжение между любыми точками здания будет равным нулю.

Например, на корпусе стиральной машины появился потенциал φ1 = 30 Вольт, в этом случае на всех проводящих конструкциях ванной комнаты через систему уравнивания потенциалов, появится потенциал той же величины φ2 = 30 Вольт. Напряжение в этом случае будет равно:

U= φ1 — φ2= 30 — 30 = 0 Вольт

2. Устройство системы уравнивания потенциалов.

Система уравнивания потенциалов (СУП) делится на основную (ОСУП) и дополнительную (ДСУП).

2.1 Устройство основной системы уравнивания потенциалов.

Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП) выполняется, как правило при новом строительстве либо реконструкции здания и должна предусматривать подключение к главной заземляющей шине (PE-шина) следующие проводящие части* (согласно п. 1.7.82. ПУЭ):

1) нулевой защитный проводник питающей линии;

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

3) металлические трубы коммуникаций, входящих 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 присоединяется только та часть трубопровода, которая находится относительно изолирующей вставки со стороны здания;

4) металлические части каркаса здания;

5) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования. При наличии децентрализованных систем вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды следует присоединять к шине РЕ щитов питания вентиляторов и кондиционеров;

6) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категорий;

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

8) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

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

Подключение проводящих частей основной системы уравнивания потенциалов должно выполняться по радиальной схеме, т.е. к каждой проводящей части должен идти отдельный заземляющий проводник от PE-шины.

Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов должно быть не менее половины наибольшего сечения защитного проводника электроустановки, если сечение проводника уравнивания потенциалов при этом не превышает 25 мм2 по меди или равноценное ему из других материалов. Применение проводников большего сечения, как правило, не требуется. Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов в любом случае должно быть не менее: медных — 6 мм2, алюминиевых — 16 мм2, стальных — 50 мм2. (п.1.7.137 ПУЭ)

Как видно на представленной выше схеме все проводящие части входящие в состав основной системы уравнивания потенциалов подключаются к Главной Заземляющей Шине (ГЗШ) отдельными проводниками, а сама ГЗШ должна быть заземлена путем ее присоединения к заземляющему контуру.

Внутри вводных электрощитков в соответствии с п. 1.7.119. ПУЭ в качестве ГЗШ должна использоваться PE шина. Как это выглядит разберем на примере подключения к ОСУП газовой трубы частного жилого дома:

Для подключения проводников системы уравнивания потенциалов к трубам применяют специальные хомуты:

2.2 Устройство дополнительной системы уравнивания потенциалов.

Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДСУП) 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. (п. 1.7.83. ПУЭ)

Таким образом ДСУП является обязательной для помещений с повышенной опасностью в отношении поражения человека электрическим током, в которых имеется возможность одновременного прикосновения человека к открытым проводящим частям стационарного электрооборудования с одной стороны и сторонней проводящей частью — с другой.

Для ванных и душевых помещений дополнительная система уравнивания потенциалов является обязательной и должна предусматривать, в том числе, подключение сторонних проводящих частей, выходящих за пределы помещений. Если отсутствует электрооборудование с подключенными к системе уравнивания потенциалов нулевыми защитными проводниками, то систему уравнивания потенциалов следует подключить к РЕ шине (зажиму) на вводе.Нагревательные элементы, замоноличенные в пол, должны быть покрыты заземленной металлической сеткой или заземленной металлической оболочкой, подсоединенными к системе уравнивания потенциалов. В качестве дополнительной защиты для нагревательных элементов рекомендуется использовать УЗО на ток до 30 мА (п. 7.1.88. ПУЭ).

Таким образом дополнительная система уравнивания потенциалов предназначена для дополнения основной системы уравнивания потенциалов и не должна выполняться при ее отсутствии.

Подключение проводящих частей дополнительной системы уравнивания потенциалов может выполняться как по радиальной схеме, так и шлейфом по магистральной схеме с обеспечением непрерывности соединяющего проводника. При этом подключение, как правило выполняется через КУП — коробку уравнивания потенциалов.

КУП предназначена для подключения к одному проводнику системы уравнивания потенциалов нескольких проводящих частей. КУП имеет следующий вид:

Пример дополнительной системы уравнивания потенциалов (в данном случае газовая колонка подключена к электросети, т.е. условно принимаем, что она является стационарным электроприбором):

Присоединение проводников ДСУП:

Для системы дополнительного уравнивания потенциалов могут быть использованы отдельные специально предусмотренные проводники.

Сечение проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов (п. 1.7.138 ПУЭ):

• при соединении двух открытых проводящих частей* — сечения меньшего из защитных проводников, подключенных к этим частям;
• при соединении открытой проводящей части и сторонней проводящей* части — половины сечения защитного проводника, подключенного к открытой проводящей части.

При этом в соответствии с пунктом 1.7.126. ПУЭ наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников должны соответствовать следующим значениям:

ПРИМЕЧАНИЕ: Площади сечений защитных проводников приведены для случая, когда защитные проводники изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Сечения защитных проводников из других материалов должны быть эквивалентны по проводимости приведенным.

Минимальные сечения медных проводников дополнительного уравнивания потенциалов, не входящих в состав кабеля, должны быть следующими (п. 1.7.127 ПУЭ):

• 2,5 мм2 — при наличии механической защиты;
• 4 мм2 — при отсутствии механической защиты.

Общая схема уравнивания потенциалов здания будет иметь следующий вид:

М — открытая проводящая часть; С1 — металлические трубы водопровода, входящие в здание; С2 — металлические трубы канализации, входящие в здание; С3 — металлические трубы газоснабжения с изолирующей вставкой на вводе, входящие в здание; С4 — воздуховоды вентиляции и кондиционирования; С5 — система отопления; С6 — металлические водопроводные трубы в ванной комнате; С7 — металлическая ванна; С8 — сторонняя проводящая часть в пределах досягаемости от открытых проводящих частей; С9 — арматура железобетонных конструкций; ГЗШ — главная заземляющая шина; Т1 — естественный заземлитель; Т2 — заземлитель молниезащиты (если имеется); 1 — нулевой защитный проводник; 2 — проводник основной системы уравнивания потенциалов; 3 — проводник дополнительной системы уравнивания потенциалов; 4 — токоотвод системы молниезащиты; 5 — контур (магистраль) рабочего заземления в помещении информационного вычислительного оборудования; 6 — проводник рабочего (функционального) заземления; 7 — проводник уравнивания потенциалов в системе рабочего (функционального) заземления; 8 — заземляющий проводник

Плакат-памятка по устройству системы уравнивания потенциалов.

——————————————

ПУЭ — Правила устройства электроустановок

Проводящая часть — часть, которая может проводить электрический ток. (Согласно п. 1.7.7. ПУЭ)

Открытая проводящая часть — доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции. (Согласно п. 1.7.9. ПУЭ)

Сторонняя проводящая часть — проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки. (Согласно 1.7.10. ПУЭ)

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

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.

Уравнивание потенциалов — снижение разности потенциалов между доступными одновременному прикосновению открытыми проводящими частями — ОПЧ. сторонними проводящими частями — СПЧ. заземляющими и защитными проводниками (РЕ — проводниками), а также РЕN — проводниками путем электрического соединения этих частей между собой.

Назначение уравнивания потенциалов с помощью эквипотенциальных связей — сделать среду обитания человека свободной от появления разности потенциалов и обезопасить человека от поражения электрическим током. Это означает, что все проводящие части электротехнического (ОПЧ) и неэлектротехнического оборудования, строительных конструкций (СПЧ) должны быть соединены между собой.

Части, которые не могут сохранить общий потенциал (не могут быть присоединены к общей системе уравнивания потенциалов), должны быть отделены от остального оборудования таким образом, чтобы они не были доступны для одновременного прикосновения. Если в результате повреждения изоляции или индукции возникает импульс напряжения на одной из доступных проводящих частей, то все доступные одновременному прикосновению проводящие части должны приобрести то же самое напряжение для исключения появления разности напряжений. опасной для человека. В случае, когда одна из доступных частей является землей, все окружающее оборудование должно быть соединено с землей через возможно более низкое сопротивление.

Выравнивание потенциалов — снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу (или на поверхности) и присоединенных к заземляющему устройству. либо путем применения специальных покрытий. При распределенном заземляющем устройстве безопасность обеспечивается не только уменьшением потенциала заземлителя, но и выравниванием потенциалов на защищаемой территории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых.

Изменение потенциала в пределах площадки, на которой размещены электроды заземлителя, происходит плавно. При этом напряжение прикосновения Uпр и напряжение шага Uш имеют небольшие значения по сравнению с потенциалом заземлителя. Однако за пределами контура по его краям наблюдается крутой спад потенциала. Чтобы исключить в этих местах опасные напряжения шага, которые особенно высоки при больших токах замыкания на землю, по краям контура за его пределами (в первую очередь в местах проходов и проездов ) укладывают в землю на различной глубине дополнительные стальные полосы. соединенные с заземлителем. Тогда спад потенциала в этих местах происходит по пологой кривой.

Внутри помещений выравнивание потенциалов происходит благодаря металлическим конструкциям, трубопроводам, кабелям и подобным им проводящим предметам, связанным с разветвленной сетью заземления. Арматура железобетонных зданий также способствует выравнивание потенциалов.

Система выравнивания потенциалов

Механизм для уравнивания потенциалов является достаточно важной системой. При этом каждый желающий, имея в своем расположении необходимую информацию, может собрать такой механизм собственноручно, не привлекая помощников со стороны. Монтаж такой системы выполняется в 5 этапов, выглядят эти этапы следующим образом:

— Монтаж короба, в который будет помещена шина заземления;

— Монтаж от шины и подсоединение медного электрического шнура имеющего изоляцию. Сечение шнура не должно быть менее 4 миллиметров;

— В заранее подготовленный канал внутри стены помещаются отдельные шнуры, которые будут соединять приборы между собой. Так происходит выравнивание потенциалов.

Коробка уравнивания разности потенциалов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Уравнивание основное

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

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

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

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

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

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

Дополнительное уравнивание

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

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

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

Выполнение монтажа

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Требования

При монтаже КУПа необходимо придерживаться некоторых требований и правил:

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

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

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

Система уравнивания потенциалов

Современные многоквартирные дома оборудованы различными инженерными системами и многочисленными бытовыми приборами, металлические элементы которых служат проводниками электрического тока и обладают своим потенциалом. При нормальной эксплуатации потенциал близок к нулю и не отличается от потенциала поверхности и других окружающих предметов. При аварии, например повреждении изоляции или заносе потенциала по трубам, потенциал проводящих частей может повышаться до нескольких сотен вольт. При одновременном прикосновении человека к двум предметам с разными потенциалами, возникает опасность поражения его электрическим током. Причиной возникновения напряжения на металлических токопроводящих частях может быть не только поврежденная изоляция, но и статическое электричество, а так же блуждающие токи систем заземления. В случае протекания через заземляющее устройство электрического тока, оно так же оказывается под напряжением и не гарантирует достаточный уровень безопасности.
Надёжную защиту обеспечивает система уравнивания потенциалов (СУП), организованная по принципу электрического соединения всех доступных для прикосновения токопроводящих частей здания с нулевым защитным проводником РЕ. В данном случае, потенциально опасные металлические элементы будут иметь одинаковый потенциал, что снижает вероятность удара током, при одновременном прикосновении к ним.

Нормирование системы уравнивания потенциалов

Согласно п. 1.7.32 ПУЭ, под защитным уравниванием потенциалов понимают электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.
Систему уравнивания потенциалов (СУП) используют для устранения разности напряжений всех проводящих элементов и конструкций здания, а так же относящихся к нему инженерных сетей и коммуникаций между собой и заземляющим устройством, путем их объединения в единый контур с использованием защитных проводников.
Защитные проводники могут находиться в составе линий электроснабжения здания или прокладываться отдельно. Подключение каждого токопроводящего элемента необходимо выполнять отдельным проводом, с помощью болтовых соединений, зажимов или сварки, с обязательным соблюдением условий доступности для осмотра и проведения испытаний, а так же защиты от механических повреждений и коррозии. Соединения не должны выполняться пайкой.
В составе СУП отдельного здания различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов. Правила по их выполнению определены в следующих нормативных документах:

1. Стандарт МЭК 364-4-41; ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения;
2. ГОСТ Р. 50571.1-93 Электроустановки зданий. Основные положения;
3. ГОСТ Р. 50571.2-94 Электроустановки зданий. Основные характеристики;
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ 7-го издания).

Основная система уравнивания потенциалов

Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП) объединяет все крупные токопроводящие части здания, в обычном состоянии не имеющие электрического потенциала, в единый контур с главной заземляющей шиной. Рассмотрим графический пример выполнения СУП в электроустановке жилого дома.

Система уравнивания потенциалов в жилом доме

Согласно приведенной схеме ОСУП состоит из следующих элементов:

• контура заземления (заземляющего устройства);
• лавной заземляющей шины (ГЗШ);
• нулевых защитных проводников;
• проводников уравнивания потенциалов.

Перечень проводящих частей в электроустановках до 1 кВ, подлежащих соединению в ОСУП, определен в п. 1.7.82 ПУЭ. Главную заземляющую шину можно установить внутри вводно-распределительного устройства или обособленно, при соблюдении следующих условий: расположение неподалеку от защищаемого объекта, обеспечение доступа для ее обслуживания и обязательной защиты от возможного прикосновения.
Внутри вводно-распределительного устройства в качестве ГЗШ используют шину нулевого защитного проводника РЕ, что обеспечивает не только подключение защитного нуля питающей входящей линии с нулевыми проводниками распределительной сети здания, но и выполняет функцию присоединения отдельных проводящих частей и заземляющих устройств. Отдельно расположенная шина соединяет только входящие в ОСУП токопроводящие конструкции и заземлители. Площадь сечения такой ГЗШ должна быть не менее площади сечения нулевого защитного проводника питающей входящей линии.
Главную заземляющую шину изготавливают из меди, возможно применение стали.
К ней подключают контур заземления и нулевые защитные проводники (PEN или PE в зависимости от выбранной системы заземления). Металлические части и конструкции здания, а так же относящиеся к нему коммуникации и систему вентиляции монтируют к ГЗШ по радиальной схеме, выполняя соединения каждого токопроводящего элемента отдельным проводником уравнивания потенциалов, с возможностью отключения любого из них.
Токопроводящие части коммуникаций, входящие в здание извне, необходимо присоединять к ГЗШ как можно ближе к точке их ввода. К соединительным проводникам ОСУП предъявляют повышенные требования, главным из которых является их непрерывность. Поэтому установка в цепях различных коммутационные аппаратов строго запрещена. Проводники имеют жёлто-зеленую окраску с обязательным наличием бирки с наименованием присоединяемого элемента. Закрепляют их на шине болтовыми соединениями, к проводящим конструкциям крепят так же при помощи сварки, для труб коммуникаций используют хомуты.
Сечение проводников уравнивания потенциалов должно быть не менее: 6 мм2 — для медных, 16 мм2 – для алюминиевых и 50 мм2 – для стальных. см. п. 1.7.137 ПУЭ.

Дополнительная система уравнивания потенциалов

В зонах повышенной опасности поражения людей электрическим током, таких как, ванная, сауна, кухня или душевая, следует выполнять дополнительную систему уравнивания потенциалов (ДСУП), для обеспечения достаточного уровня электробезопасности в случае возникновения аварийной ситуации. Система дополнительного уравнивания потенциалов соединяет между собой все одновременно доступные для прикосновения открытые и сторонние проводящие части, нулевые и заземляющие защитные проводники всего оборудования (в зависимости от типа системы), включая защитные проводники штепсельных розеток. см. п. 1.7.83 ПУЭ. Схема соединений ДСУП изображена на рисунке ниже.

Система уравнивания потенциалов в ванной комнате

Как видно из схемы, все потенциально опасные проводящие конструкции подсоединяют к клеммной коробке (шине) в коробке уравнивания потенциалов, что позволяет организовать ДСУП, не протягивая защитные проводники от каждого элемента к распределительному щитку квартиры (дома).
Изготавливают шину ДСУП из меди сечением не менее 10 мм2, подключая к ней шесть разъемов и более.
КУП соединяют с шиной заземления вводного распределительного щитка с использованием медного защитного PE-проводника сечением 6 мм2, заземляя таким образом все металлические части помещения. Обязательному подключению к ДСУП подлежат и выходящие за пределы помещений сторонние проводящие элементы.
В домах нового жилого фонда проводники СУП прокладываются на этапе строительства, совместно с монтажом электропроводки. В случае их отсутствия, по каким либо причинам, проводники возможно уложить самостоятельно, прорезав для этого в стяжке пола узкие канавки. Перед началом работ необходимо убедится, что в полу нет других коммуникаций. Проводники соединяют с заземляемыми объектами болтовыми соединениями, хомутами или привариванием контактных лепестков, что обеспечивает наличие прочной металлической связи между ними.
ДСУП выполняют с использованием специально предусмотренных проводников или применяют открытые и сторонние токопроводящие элементы, соответствующие требованиям п. 1.7.122 ПУЭ к защитным проводникам. см п. 1.7.83 ПУЭ. При условии отсутствия механического воздействия, требуемое сечение для проводников составляет 2,5 мм2и более. При возможном механическом воздействии используют проводники сечением 4 мм2 и более. Соединение двух открытых проводящих элементов выполняют проводником сечением не менее сечения меньшего из подключенных к ним защитных проводников. Сечение проводников ДСУП, соединяющих открытую и стороннюю проводящие части, должно быть не меньше половины сечения защитного проводника, подключенного к открытой проводящей части. см. п. 1.7.138 ПУЭ.

Ограничения при уравнивании потенциалов

Монтаж СУП выполняют еще на этапе строительства здания. Однако существует ограничение по ее применению в уже имеющихся постройках. В домах с системой заземления TN-C, с объединенным PEN-проводником, выполнять дополнительное уравнивание потенциалов категорически запрещено. В противном случае, при обрыве нулевого провода, возникает опасность поражения электрическим током остальных жильцов, не сделавших ДСУП. Как правило, это ограничение касается многоэтажных зданий старого жилого фонда.
Проблема решается при возможности перехода на систему заземления TN-C-S: для чего на ГЗШ в вводно-распределительном устройстве здания PEN-проводник разделяют на PE и N проводники, выполняют контур заземления и соединяют его с главной заземляющей шиной медным проводом. Существующая в настоящее время тенденция проводить коммуникации (водопровод и канализацию) пластиковыми трубами, не требует объединение их в систему уравнивания потенциалов. Замена в уже имеющейся ДСУП металлических труб на токонепроводящие пластиковые, приводит к нарушению электрической связи с заземляющей шиной всех остальных металлических элементов помещения (батарей, полотенцесушителей и пр.), делая их потенциально опасными для человека в случае одновременного прикосновения.

Современные нормы и правила строительства уделяют особое внимание правильности монтажа системы уравнивания потенциалов. Её первым делом осматривают и проверяют на соответствие проектной документации при сдаче дома в эксплуатацию. Электробезопасность обеспечивают путём организации электрического соединения всех доступных для прикосновения проводящих частей здания с ГЗШ при помощи РЕ-проводников. ОСУП дополняется системой уравнивания потенциалов в зонах с повышенной опасностью поражения электрическим током.
Важно помнить, что выполнение ДСУП возможно только в домах с системами заземления с раздельной прокладкой PE и N проводников. К ним относится современная система заземления TN-S, а так же модернизированная система до схемы TN-C-S.
При монтаже СУП обязательно обеспечение прочной металлической связи между её элементами, подключенными по радиальной схеме с соблюдением требуемого сечения защитных проводников.