Монтаж системы выравнивания потенциалов в зданиях. Защитные меры в электроустановках. Меры защиты при косвенном прикосновении. Уравнивание потенциалов. Как это работает на примере электроприборов

По законам физики каждый проводник обладает определенным электрическим потенциалом. Но сам по себе он не опасен, а опасность несет разность потенциалов между различными металлическими предметами. И чем эта разница выше, тем выше риск поражения электрическим током.

Выравнивание потенциалов и его назначение

Разность потенциалов может быть вызвана различными явлениями: атмосферные перенапряжения, блуждающие токи, статическое электричество и т. п. Но особо опасны случаи возникновения утечек тока из электропроводки через металлические предметы в доме или корпуса электроприборов. Например, Вы находитесь в ванной и, прикасаясь к металлической водопроводной трубе, получаете поражение электрическим током, потому что у трубы другой потенциал, вызванный утечкой тока через нее из-за повреждения изоляции электропроводов в квартире этажами ниже.

Так вот, что бы избежать возможности возникновения разности потенциалов все металлические трубы, корпуса бытовой техники, светильников и т. д. соединяются металлическими проводниками между собой. В результате возникающей между ними электрической связи- у всех металлических предметов потенциал становится одинаковой величины.

Но только этого недостаточно , необходимо так же энергию электрического тока, возникающую в непредвиденных обстоятельствах отвести безопасно в землю, поэтому все металлические части объединяются проводами на шине заземления и дополнительно на нее проводится проводник с шины заземления PE электрощита.
Если этого не сделать , то например в случае пробоя изоляции и если на корпусе стиральной машины появится , то человека ударит током не при соприкосновении с другими металлическими предметами, а с любым из них, стоя на земле. То есть возникнет электрическая цепь , проходящая через тело человека на землю. А если же все предметы заземлены через шину PE электрощита, тогда ток пойдет по пути наименьшего сопротивления через заземляющий проводник. А через человека пройдет пропорционально его достаточно большому сопротивлению- безопасной величины ток.

В многоквартирном доме обязательно выполняется при строительстве основная система выравнивания потенциалов. В подвале и на крыше все металлические лестницы, двери, трубы, металлоконструкции, корпуса электрощитов и т.д. .
Но к сожалению, эта связь может обрываться или быть не эффективной по законам электротехники из-за длинных расстояний, поэтому в каждой квартире делается обязательно дополнительная система уравнивания потенциалов.

Схема выравнивания потенциалов

Ввиду того, что ванная относится к особо опасному типу помещений по электробезопасности из-за влажных условий и концентрации там металлических труб, именно в ней или сразу возле нее в санузле ставится пластиковая коробка с шиной. Под болтики шины заземления и зажимаются все проводники, подключенные на болтовое соединение или хомут ко всем металлическим частям ванной.

Внимание , на каждый металлический предмет ведется от коробки отдельный проводник- нельзя подключать одним проводом последовательно несколько металлических частей. В исключительных случаях можно сделать лишь одно последовательное соединение, но без разрыва проводника.

Необходимо соединять вместе отдельными проводами не только корпуса ванной, светильников, водопроводных труб и отопления, но и заземляющие контакты розеток и коробку металлических дверей в ванной.

Как правило, коробка с шиной заземления устанавливается либо в ванной, но чаще- в санузле за зашивкой труб, там проходящих. Доступ к ней как и счетчикам воды всегда можно получить через дверцу в зашивке.

По современным требованиям по междуэтажному стояку с трубами ведется дополнительно заземленная полоса шириной 50 миллиметров или оцинкованная проволока диаметром не менее 6 мм, к которой отдельным медным проводником подключается коробка выравнивания потенциалов. Благодаря этому создается кольцо между электрощитом и заземлителем дома, а это двойная надежность.

Как сделать дополнительную систему выравнивания потенциалов

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

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

Назначение СУП

Используемая только в новых схемах заземления (проект заземления TN-C запрещено менять без проведения перерасчетов электрических процессов), система СУП уравнивает потенциалы:

строительных элементов зданий;
инженерных коммуникаций и сетей;
конструкций молниезащиты.

Чем уравнивание потенциалов отличается от выравнивания

На первый взгляд два однокоренных слова русского языка являются синонимами, но в электротехнике им придается разный, хоть и похожий смысл. Схожее название двух терминов создает путаницу даже в среде электриков. Поэтому заостряем на вопросе внимание.

Система уравнивания

Схема здания построена на металлическом соединении - закорачивании открытых, доступных к прикосновению проводящих ток частей стационарного электрооборудования и сторонних токопроводящих элементов, вместе с металлическими строительными конструкциями зданий, когда потенциалы всех подключаемых устройств накоротко соединяются на контур земли электроустановки.

За счет очень маленького электрического сопротивления соединительных элементов потенциалы всех закороченных деталей принимают одну величину - потенциала контура земли.

Система выравнивания

Здесь тоже собираются единой цепью открытые токопроводящие элементы электрооборудования и отдельно - строительных конструкций здания своим дополнительным участком, который также заземляется, но на свой собственный контур. Поэтому электрическая связь между ними создается через участок земли, который имеет больше́е сопротивление, чем у металлической шины. К тому же оно зависит от сезона.

В итоге разность потенциалов между этими цепочками снижается, приближаясь к потенциалу земли, но, отличается от него, хоть и незначительно. В итоге при выравнивании потенциалов в защищаемой цепочки все же возможны перетоки по создаваемым защитным подключениям, которые будут оказывать отрицательное влияние на безопасность эксплуатации электроустановки.

Влияние сопротивления цепочки на прохождение тока по ней хорошо объясняет видеоролик «Падение потенциала вдоль проводника» научного института МИФИ.

Виды СУП

По обеспечению степеней безопасности СУП подразделяется на два вида систем уравнивания:

основную - ОСУП;
дополнительную - ДСУП.

Разберем их отличия.

Основная система ОСУП

В современных условиях при строительстве здания она входит в проект схемы дома и монтируется до заселения жильцов. В нее входят:

главная шина контура заземления (ГЗШ);
разводка «сетки» РЕ проводников по зданию, подключенной к ГЗШ;
система проводников уравнивания потенциалов.

На ОСУП возложена функция обеспечения защиты здания от проникновения электрического тока извне по любым металлическим деталям, входящим в его строительные элементы: водо- и газопровод, металлическую пожарную лестницу и др.

Случайно попавший в них высокий потенциал от постороннего источника огромной величины мгновенно достигнет здания и благодаря конструкции ОСУП будет моментально перенаправлен в контур земли, где его энергия будет надежно погашена без причинения вреда строительным конструкциям и внутреннему оборудованию.

Если же молния ударяет в грозозащиту здания, то ее по молниеотводу сразу же направляют на землю в обход конструкции и оборудования дома по кратчайшему пути.

Система ОСУП используется по разным принципам в существующих :

для TN-C ее запрещено применять. При возникновении необходимости уравнивания потенциалов требуется перейти на один из новых стандартов заземления;

в TN-C-S к схеме ОСУП подключается PEN проводник, приходящий по линии электрического питания от трансформаторной подстанции. Причем на вводе в дом через установленное повторное заземление делается его разветвление через главную заземляющую шину на РЕ и N. К ГЗШ электрически подключаются все сторонние токоведущие части здания РЕ проводниками;

у схемы заземления TN-S защитная роль ОСУП осуществляется через ГЗШ, подключенную к элементам строительных конструкций здания через РЕ-проводники;

для схемы ТТ выполняется индивидуальное заземление дома и подключение к нему РЕ-проводников.

Особенности монтажа ОСУП

Их можно свести к трем важным вопросам:

после ГЗШ запрещено в любом месте схемы объединять рабочий ноль N с защитными проводниками РЕ;
единственным способом подключения составных элементов ОСУП к ГЗШ является радиальный метод, когда каждый заземляемый элемент дома монтируется индивидуальным проводником. Использование шлейфа в этой ситуации категорически запрещено;
врезать любые коммутационные аппараты в схему ОСУП запрещается.

Дополнительная система ДСУП

Если на ОСУП возлагается защита всего здания как единой конструкции, то у ДСУП задача другая - обеспечить электрическую безопасность какой-то определенной комнаты, например, ванной.

Задачи ДСУП появляются в самый неожиданный момент, когда жильцы начинают перестройку и ремонт, нарушая целостность строительного проекта. Например, замена металлических водопроводных труб пластиковыми может разорвать уже созданные электрические контакты для ОСУП. В такой ситуации ДСУП резервирует защиту и безопасность ванной комнаты и кухни, устраняя риски получения электротравм в них.

Для создания ДСУП потребуется объединить все представляющие опасность металлические конструкции и открытые токопроводящие части электроустановки с подключением их на контур земли.

В этой ситуации нельзя делать типичную ошибку, когда заземление не выполнено. Проникший на общее соединение опасный потенциал на нем и останется. Когда человек прикоснется к нему любой частью тела, то через него начнет стекать ток разряда на землю: электротравма гарантирована.

Задавайте вопросы по непонятным моментам статьи и конструкции ОСУП в комментариях.

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

Что такое потенциал и для чего его нужно выравнивать

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

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

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

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

Немного вспомнив об электрическом токе, вернемся к системе уравнивания потенциалов

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

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

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

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

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

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

Вот для защиты от последнего поражения электрическим током защищает система уравнивания потенциалов.

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

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

class="eliadunit">

Обязательное условие для монтажа системы уравнивания потенциалов

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

Система уравнивания потенциалов (СУП)

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

Магистральный защитный проводник(PEили PEN проводники);
Магистральный заземляющий проводник;
Стальные коммуникационные трубы в здании и между зданиями (холодный и горячий водопровод. газ, отопление, канализация);
Все металлические части строительных конструкций, централизованные системы вентиляции и кондиционирования, а также молниезащиты

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

Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП)

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

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

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

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

Как устроить систему дополнительного уравнивания потенциалов в ванной (ДУП)

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

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

Нормативные документы, регламентирующие устройство СУП и ДУП

Любое помещение, офис, больница, производство или жилое здание, должны быть спроектированы на основе следующих стандартов, норм и правил:

ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения;
ГОСТ Р. 50571.1-93 Электроустановки зданий. Основные положения;
ГОСТ Р. 50571.2-94 Электроустановки зданий. Основные характеристики;
Правила устройства электроустановок (ПУЭ изд.7).Пункты: 1.782;1.7.83;1.7.87;1.7.88. Рисунок:1.7.7.

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.

Набираем в Яндексе «пуэ 7», нажимаем «Поиск».
Выбираем сайт, где документ приведён текстом непосредственно на странице.
Нажимаем Ctrl+F, вводим в поисковое окошко браузера слово «уравниван» — без окончания. Так получим максимальное количество вхождений.
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:

Как защитится от поражения током через корпус камина? Подключить к системе выравнивания потенциалов.
Как уменьшить излучение старенького телевизора? Подключить корпус (металлическое шасси) к системе уравнивания потенциалов.
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.

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:

Шина выравнивания потенциалов.
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.
Ограничитель перенапряжения в линии данных.
Кронштейны крепления заземляющих проводников к металлическим трубам.
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.