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

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

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

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

Что такое разность потенциалов

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

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

Как это работает на примере электроприборов

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

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

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

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

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

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

На практике ситуация может быть иной

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

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

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

Рассмотрим другой вариант:

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

В этом случае, рабочее заземление также не работает.

Причины появления разности электрических потенциалов

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

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

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

Уравнивание и выравнивание

Разберем основные понятия и термины:

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

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

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

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

Ваш дом становится абсолютно безопасным.

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

В чем отличие системы выравнивания потенциалов от защитного заземления

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

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

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

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

Требования организации системы выравнивания потенциалов в ПУЭ

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

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

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

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

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

Создание систем выравнивания потенциалов

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

Какие объекты подключаются к системе выравнивания потенциалов

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

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

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

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

На схеме это выглядит так:

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

Монтаж системы выравнивания потенциалов многоквартирного дома (производственного помещения)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Информация для справки

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

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

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

Создание системы выравнивания потенциалов в частном доме

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

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

Чтобы оценить количество охваченных объектов - взгляните на иллюстрацию.

Точки подключения помечены кружочками.

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

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

Нежилые помещения

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

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

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

Итог

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

Видео по теме

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.
Надежную 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

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.

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 мм 2 , 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 мм 2 и более. При возможном механическом воздействии используют проводники сечением 4 мм 2 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.

Заключение

Современные нормы и правила строительства уделяют особое внимание правильности монтажа системы уравнивания потенциалов. Ее первым делом осматривают и проверяют на соответствие проектной документации при сдаче дома в эксплуатацию. Электробезопасность обеспечивают путем 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 ее элементами, подключенными по радиальной схеме с соблюдением требуемого сечения защитных проводников.

Смотрите также :

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

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

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

Элементы, которые требуется подключить к ГЗШ:

— Магистральный заземляющий проводник;

— Основные защитные проводники (PE, PEN);

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

— Металлические части каркаса постройки (сооружения);

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

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

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

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

Защитные меры в электроустановках. Меры защиты при косвенном прикосновении. Уравнивание потенциалов

Уравнивание потенциалов

Электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности называется защитным уравниванием потенциалов.

Защитное уравнивание потенциалов применяется в электроустановках до 1 кВ.

Согласно ПУЭ, основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна предусматривать соединение между собой следующих проводящих частей:

1. нулевого защитного (РЕ) или совмещенного нулевого защитного и нулевого рабочего проводника (РЕN), в системе TN.
2. заземляющего проводника, присоединенного к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и ТТ;
3. металлические трубы коммуникаций входящих в здание (горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п.);
4. металлические части каркаса здания, систем вентиляции;
5. заземляющее устройство молниезащиты;
6. заземляющий проводник рабочего заземления;
7. металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Все указанные части должны присоединяться к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов.

Дополнительно необходимо соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и 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.

Выравнивание потенциалов

Выравнивание потенциала - это метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.

Выравнивание потенциала осуществляется электрическим соединением металлических конструкций, находящихся вблизи электроустановки, с ее корпусом (уравнивание потенциалов), а также формированием зоны растекания путем использования специальных заземляющих устройств.

Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению в электроустановках напряжением выше 1 кВ, должно иметь в любое время года сопротивление не менее 0,5 Ом.

Электроустановки напряжением выше 1 кВ с глухозаземленной нейтралью относятся к электроустановкам с большими токами замыкания на землю. К ним также относятся электроустановки 110 кВ и выше, в которых нейтрали отдельных трансформаторов изолированы или заземлены через резисторы или реакторы. Снижением величины сопротивления заземляющего устройства обеспечить безопасность персонала обслуживающего эти электроустановки, как правило, не представляется возможным из-за больших величин напряжения прикосновения и напряжения шага, получаемых при замыканиях на землю (на корпуса и металлоконструкции электроустановок). Поэтому заземление в данных электроустановках применяется с выравниванием потенциалов.

Выравнивание потенциалов осуществляется сооружением на территории электроустановки контурного заземляющего устройства. Это устройство представляет собой систему электродов длиной 2,5-5 м забитых в землю и соединенных между собой стальными полосами. Вся эта система сооружается в траншеях глубиной 0.6 - 0.7 м и представляет собой металлическую сетку, расположенную в земле на территории размещения электрооборудования (Э), подлежащего заземлению (рис. 4.15, а и б).

Рис.4.15 Распределение потенциала в зоне растекания тока (в) при использовании заземления с выравниванием потенциалов (а) и (б).

При замыкании на заземленный корпус, стекающий в землю ток образует зону растекания. Распределение потенциалов в зоне растекания определяется конструкцией заземляющего устройства. Для контурного заземляющего устройства потенциалы отдельных электродов суммируются, и в результате потенциал грунта на территории электроустановки выравнивается и принимает значение близкое к потенциалу заземлителя. Ток, проходящий через тело человека, прикоснувшегося к заземленному электрооборудованию, будет определяться выражением (2.10):

и будет зависеть от коэффициента a.

Изменением коэффициента a можно обеспечить снижение тока в цепи человека до безопасной величины. Напряжение шага также уменьшится при использовании контурного заземляющего устройства. Пример формирования зоны растекания контурного устройства показан на рис. 4.15, в.

Размещение заземляющей сетки определяется требованиями ограничения напряжения прикосновения до нормальных значений и удобства присоединения заземляемого оборудования. Расстояние между продольными и поперечными горизонтальными заземлителями не должно превышать 30 м, а глубина их заложения в грунт должна быть не менее 0,3 м. Для снижения напряжения прикосновения на ОРУ выполняется также подсыпка щебня слоем толщиной 0,1 - 0,2 м.

Двойная или усиленная изоляция

В ПУЭ даются следующие определения изоляции:

1. основная изоляция - изоляция токоведущих частей, обеспечивающая в том числе защиту от прямого прикосновения;
2. дополнительная изоляция - независимая изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении;
3. двойная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляции;
4. усиленная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.

Защита при помощи двойной и усиленной изоляции может быть обеспечена применением электрооборудования (инструмента) класса II или заключением электрооборудования, имеющего только основную изоляцию токоведущих частей в изолированную оболочку.

Проводящие части оборудования с двойной изоляцией не должны присоединяться к защитному проводнику и к системе уравнивания потенциалов.

Сверхнизкое (малое) напряжение

Применяется в электроустановках напряжением до 1 кВ в качестве защиты от поражения электрическим током при прямом и (или) косвенном прикосновениях, в сочетании с защитным электрическим разделением цепей, или в сочетании с автоматическим отключением питания.

Защитное электрическое разделение цепей

Применяется в электроустановках до 1 кВ, как правило, для одной цепи.

Наибольшее рабочее напряжение отделяемой цепи не должно превышать 500В.

Питание отделяемой цепи должно выполняться от разделительного трансформатора, или безопасного разделительного трансформатора, или от другого источника, обеспечивающего равноценную степень безопасности.

Токоведущие части цепи, питающейся от разделительного трансформатора, не должны иметь соединений с заземленными частями и защитными проводниками других цепей.

Если от разделительного трансформатора питается только один электроприемник, то его открытые проводящие части не должны подключаться ни к защитному проводнику, ни к открытым проводящим частям других цепей.

В исключительных случаях допускается питание нескольких электроприемников от одного разделительного трансформатора при одновременном выполнении следующих условий:

1. открытые проводящие части отделяемой цепи не должны иметь электрической связи с металлическим корпусом источника питания;
2. открытые проводящие части отделяемой цепи должны быть соединены между собой изолированными незаземленными проводниками местной системы уравнивания потенциалов, не имеющей соединений с защитными проводниками и открытыми проводящими частями других цепей;
3. все штепсельные розетки должны иметь защитный контакт, присоединенный к местной незаземленной системе уравнивания потенциалов;
4. все гибкие провода и кабели, за исключением питающих оборудование класса II, должны иметь защитный проводник для уравнивания потенциалов;
5. время отключения защиты при 2-х фазном замыкании на открытые проводящие части не должно превышать нормируемое табл. 4.1 время (для системы IT)

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны и площадки

В случаях, когда в электроустановках до 1 кВ требования к автоматическому отключению питания не могут быть выполнены, а применение других защитных мер невозможно или нецелесообразно применяют изолирующие помещения, зоны и площадки.

Сопротивление изоляции пола и стен таких помещений, зон и площадок в любой точке должно быть не менее:

50 кОм для установок до 500 В;

100 кОм для установок выше 500 В.

В изолирующих помещениях, зонах и площадках не должны предусматриваться защитные проводники, а также должны применяться меры против заноса потенциала на сторонние проводящие части помещения извне.

Пол и стены таких помещений не должны подвергаться воздействию влаги.

При выполнении мер защиты от прямого и косвенного прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ классы применяемого электрооборудования (электроинструмента) по способу защиты человека от поражения электрическим током следует принимать в соответствии с табл. 4.2.

Таблица 4.2. Применение электрооборудования (электроинструмента) в электроустановках напряжением до 1 кВ

Со временем здания приобретают все более широкую и усложненную систему электрооборудования. Тем самым потребители с низким вольтажом могут получить больший урон от перенапряжений, вызванных грозой и возникающих из-за воздействия электрических импульсов и уменьшения разделяющего опасного пространства между электрическими предметами и молниеприемником. Объемная система электропроводящих сетей организуется информационным снабжением, антенными конструкциями, коммуникациями централизованного отопления, водоподводящими, газовыми и силовыми системами. Единственная молниезащита при воздействии электромагнитного импульса не способна предотвратить повреждение достаточно слабого оснащения. Поэтому должна формироваться сеть общей молниезащиты, и в первую очередь основная система уравнивания потенциалов.

Для чего применяется

Уравнивание потенциалов используется для обеспечения выравнивания во всех металлических частях здания, связанных между собой, то есть для формирования эквипотенциальной поверхности. В этом случае при попадании в дом повышенного потенциала на всех конструкциях из металла он увеличивается синхронно, за счет чего не развивается опасная разница в напряжении и не образуется искрение и прохождение опасных токов.

Соединяющие элементы

Важным защитным мероприятием является создание главной системы уравнивания потенциалов. Соединяется ею заземляющая основная шина, основная магистраль заземления, защитная основная магистраль и проводящие элементы, к которым относятся:

• арматурные детали конструкций с железобетонным основанием;
• элементы зданий из металла, климатические системы, централизованное отопление;
• стальные трубопроводы системного питания.

Чаще всего у системы выравнивания потенциалов присутствует только один способ вывода. В помещении распределительного элемента монтируется главная шина на максимально близком расстоянии от точки введения.

Система молниезащиты

Из-за быстроты нарастания тока и его большой силы при ударе молнии создается огромная разница потенциалов, намного превышающая ту, которая возникает в связи с утечкой тока. Поэтому требуется выравнивание потенциалов для защиты от влияния токов молний.

Для предотвращения неконтролируемого замыкания должны быть сторонне или напрямую совмещены молниезащитная конструкция, заземляющая система, оснастка из металла, электроустановки с защитными механизмами.

Шина уравнивания потенциалов с открытым доступом для проверочных работ должна иметь соединение с уравнивающей системой. Также шина обладает соединением с заземлением. В больших зданиях их может быть несколько, если они будут обладать соединением между собой.

Выравнивание потенциалов в молниезащитной системе осуществляется в месте попадания проводников в помещение и там, где нарушены безопасные дистанции, на уровне почвы или в подвале.

Дом, построенный с использованием стального каркаса или железобетонного основания либо с отдельным помещением для внешней молниезащиты, должен обладать уравниванием потенциалов на уровне грунта. В домах с высотой более 30 м оно выполняется каждые 20 м.

Молниепроводящие детали устанавливаются на безопасном расстоянии для предотвращения появления импульсных реакций. При невозможности соблюдения безопасной дистанции системы уравнивания потенциалов, устройство отведения молнии и приемник формируют между собой дополняющие связи. Стоит отметить, что они способны привести к занесению в строение повышенного потенциала.

Дополняющее устройство

Создается дополнительная система уравнивания потенциалов, ПУЭ которой определяет форму и применение, в точках расположения электрооборудования, в которых имеющиеся условия могут быть опасными, и в случае, если нормы свидетельствуют о необходимости в ней. Она образует связь между всеми частями имеющегося оборудования и сторонними проводниками, которые находятся рядом с ними.

Типичными помещениями и объектами, в которых должны использоваться дополняющие меры безопасности, являются антенное оборудование, объекты молниезащиты, сооружения удаленной связи, участки с повышенной взрывоопасностью, госпитали, фонтаны, аквапарки, ванные комнаты. Компания, которая занимается выполнением монтажных работ, должна осуществлять их в соответствии с указаниями ПУЭ-7.

Потенциалы защиты от молний и оснастка

Должно производиться соединение системы защиты от молний и деталей оснастки, к которой причисляются воздуховоды климатических и вентиляционных устройств, крановые каркасы, направляющие элементы лифта, трубопроводы таких систем, как пожаротушение, теплообеспечение, газо- и водоподведение. При наличии возможности каждая металлическая конструкция соединяется с шинами уравнивания. Электропроводящие трубы могут выступать в роли соединительных линий (исключение составляет газопровод).

Если имеется изолированный участок на водо- и газопроводе, используются для шунтирования проводники системы уравнивания потенциалов. Специальное соединение с устройством защиты от молний не нужно для подземных трубопроводов из металла, находящихся рядом с заземлением. То же самое касается железнодорожных рельсов. Если без объединения не обойтись, то предварительно оно согласовывается с эксплуатирующей компанией.

Заземление

Работает заземляющее повторное устройство при помощи двух вертикальных электродов с длиной не менее 5 м, между собой они скреплены горизонтальным заземлителем. В роли последнего выступает стальная полоса, также она применяется для формирования проводника, соединяющего ГЗШ и дополнительный заземлитель. Полоса должна быть не меньше 4 мм толщиной с площадью поперечного сечения 75 мм 2 . Нормирование сопротивления повторного заземлителя отсутствует.

Сечение питающего кабеля оказывает влияние на подбор проводника выравнивания потенциала, он не должен быть меньше половины сечения кабеля. Наибольшее распространение приобрела проводка ПВ1 и стальная полоса, также используется одножильный кабель. Специальные сжимы зачастую применяются при ответвлении магистрали при помощи провода.

Техническое оборудование и молниезащита

В соответствии с тезисами ПУЭ-7 и при соблюдении границ сечения проводников выполняются все соединения для выравнивания потенциалов конструкций защиты от молний. Должны разделяться соединения непосредственные и осуществляемые через искровые разделяющие промежутки.

Система молниезащиты может иметь непосредственное объединение со следующими устройствами:

• заземляющие элементы системы защиты от высокого напряжения сооружений охранного типа;
• антенные приспособления;
• линии заземления, находящиеся под землей в удалении от систем коммуникации и защиты от превышения напряжения;
• заземление силовых конструкций, мощность которых превышает 1 кВт, при этом должна отсутствовать возможность занесения в заземлители высокого потенциала;
• предохраняющие связи в сетях типа ТТ для защиты от удара током при косвенных контактах.

При проведении в металлических трубах или экранизации информационных либо силовых линий дополнительная система уравнивания потенциалов не нужна.

Искровые промежутки

Контрольные испытания должны осуществляться при получении доступа к искровым разъединительным пространствам. Благодаря правильной проектировке и установке механизма внутренней защиты от молний минимизируются повреждения, вызванные разностью потенциалов и импульсами перенапряжения.

Соединение через искровые промежуточные разделения осуществляется для следующих элементов:

• заземление измеряющих систем при условии отдельного проектирования;
• установки, защищенные от утечки тока и имеющие антикоррозионную катодную защиту;
• обратный провод тягового элемента постоянного тока, а также переменного при отсутствии возможности выполнения непосредственного объединения по сигнально-техническим доводам;
• вспомогательные заземляющие детали защитного отключения, которое срабатывает при опасном напряжении.

Установка

Во время строительства здания должен выполняться монтаж СУП, так как есть некоторые сложности при использовании в готовых строениях. Дополнительная коробка уравнивания потенциалов запрещена к применению в зданиях, имеющих заземление вида TN-C. При несоблюдении данного правила во время разрыва нулевого провода есть вероятность поражения током жильцов, которые не устанавливали ДСУП. Относится данное ограничение в основном к старому многоэтажному жилому фонду.

Заземляющая система другого типа позволяет избавиться от такой проблемы: для этого выполняется заземляющий контур и присоединяется медной проводкой к защемляющей главной шине.

Пластиковые трубы

Сегодня имеет достаточное распространение проведение коммуникаций с использованием пластмассовых труб, для которого не нужно объединение с системой уравнивания. При этом, если в существующей ДСУП заменить трубы из металла на пластиковые, отличающиеся токопроводящими свойствами, возникнет нарушение связи между металлическими частями в помещении (полотенцесушитель, батареи) и заземляющей шиной, из-за чего они становятся опасными при одновременном касании.

При создании коммуникаций с помощью труб из пластика объединение с системой уравнивания осуществляется с применением металлических гребенок, кранов и обратных клапанов для закрепления проводников. При наличии диэлектрических вставок в металлических трубах они добавляются к главной системе после вставок внутри строения.

Что нужно знать

В соответствии со строительными правилами и нормами, сегодня уделяется повышенное внимание грамотной установке системы уравнивания потенциалов. В первую очередь осуществляются при сдаче здания в эксплуатацию осмотр и проверка на соответствие проекту. Создание электрического объединения всех проводящих элементов, доступных для касания, с помощью специальных проводников обеспечивает должную электробезопасность. В качестве дополнения выступает коробка уравнивания потенциалов в местах с высокой возможностью поражения током.

Стоит учитывать то, что ДСУП может создаваться только в зданиях, которые имеют систему заземления с раздельным прокладыванием проводников N- и PE-типа.

Между частями СУП должна устанавливаться металлическая прочная связь, если они подключены в соответствии с радиальной схемой и необходимым сечением защитного проводника.