Выравнивание потенциалов это

Уравнивание и выравнивание потенциалов в чем отличие

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

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

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

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

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

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

Причины для создания схемы уравнивания

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

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

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

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

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

Уравнивание и выравнивание потенциалов: в чем отличие

Несмотря на свою схожесть, эти два понятия не являются тождественными, а также не могут заменять друг друга. Определение выравнивания было приведено в первом разделе статьи.

Уравниванием потенциалов называют металлическое соединение проводящих открытых составляющих электрического оборудования и его корпусов, а также других элементов-проводников в виде трубопроводов и конструкций из металла. Основная цель уравнивания — устранение или минимизация возникающего между ними напряжения при появлении потенциала у одной из них.

Что касается соотношений и отличий между ними, то уравнивание и выравнивание соотносятся как общее и частное, где второе является частным случаем первого.

К сведению! Ключевое отличие между двумя этими понятиями заключается в том, что уравнивание предусматривает получение полного отсутствия разницы потенциалов через прямое электрическое соединение элементов-проводников, в то время как выравнивание предполагает исключительно уменьшение разности на земле или на полу.

Система уравнивания потенциалов

Для того чтобы минимизировать вредное воздействие наведенных токов, необходимо произвести выравнивание потенциалов. По факту это действие является перенаправлением движения электрического заряда по пути, на котором его разрушающее действие минимально опасно для человека. На языке профессиональных электриков оно называется СУП – система уравнивания потенциалов.

Самым ярким примеров работы СУП является разряд атмосферного электричества, который происходит в результате пробоя газовой среды (воздуха) между грозовыми тучами, в которых накоплен положительный заряд, и физической землей, имеющей заряд отрицательный. Конечно, преднамеренно созданная система уравнивания потенциалов работает с меньшими звуковыми и световыми эффектами, но сущность процесса аналогична.

Электрический заряд стекает по пути наименьшего сопротивления и в последующем рассеивается, в результате чего потенциалы обнуляются и становятся равны друг другу. Системой это устройство назвали из-за наличия трех действующих лиц: точек с положительным и отрицательным потенциалом, а также проводника, их соединяющего.

Создание собственной системы уравнивания потенциалов в ванных комнатах и душевых является обязательным условием их эксплуатации и регламентируется последней редакцией ПУЭ. Это продиктовано высокой влажностью в подобных помещениях, а также тем, что человек в них обычно находится в состоянии, близком к естественному – на нем минимум одежды и, как правило, отсутствует обувь, обладающая диэлектрическими свойствами. При отсутствии СУП электрический заряд обнулится через тело человека, поскольку оно обладает наименьшим электрическим сопротивлением.

Система выравнивания потенциалов

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

– Монтаж короба, в который будет помещена шина заземления;

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

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

Причины использования выравнивания потенциалов

Для начала следует определиться, что же может вызвать разность потенциалов. Она возникает в следующих случаях:

• при появлении статического электричества;
• при различиях в структуре металлических изделий;
• при высоком атмосферном напряжении (например, при грозе);
• под действием блуждающих токов.

Особую опасность представляют утечки электротока из проводов, замыкание их на корпус электроприборов. Обычно такую картину можно наблюдать в ванной, когда при прикосновении к металлическим трубам человека может ударить током. Происходит это в основном из-за повреждённой изоляции проводов, в результате чего, в проходящих в непосредственной близости водопроводных трубах, возникает разность потенциалов.

Обезопаситься от удара электротоком можно как раз при помощи выравнивания потенциалов. Для этого все металлические части корпусов бытовой техники, электрооборудования и приборов, труб водоснабжения и отопления соединяются с применением специальных проводников. Это позволяет выровнять их электрический потенциал до одинакового значения, что исключает возможность поражения током при прикосновении к ним.

Кроме этого, одним из обязательных условий является организация эффективного заземления. При его наличии металлические предметы и корпусы техники должны быть объединены с проводами, с последующим их подключением к общей шине земли, совместно с распределительным щитом.

Если заземление отсутствует или не выполняет должным образом свои функциональные задачи, то при сочетании ряда факторов поражения человека электрическим током неизбежно.

Стоит отметить, что действующие нормы строительства и безопасности обязывают строительно-монтажные организации при возведении многоквартирных домов обустраивать системы выравнивания потенциалов и защиты от поражения током путём заземления.

Но чтобы исключить риск повреждения соединяющих элементы цепи проводников (что часто случается при ремонте в квартирах) рекомендуется дополнительно организовать конструкцию, обеспечивающую выравнивание.

В частных домах решение о построении такой системы целиком ложится на плечи владельца. Но из соображений безопасности рекомендуется осуществить её монтаж.

Основная система уравнивания потенциалов

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

Система уравнивания потенциалов в жилом доме

Согласно приведенной схеме ОСУП состоит из следующих элементов:

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

Перечень проводящих частей в электроустановках до 1 кВ, подлежащих соединению в ОСУП, определен в п. 1.7.82 ПУЭ. Главную заземляющую шину можно установить внутри вводно-распределительного устройства или обособленно, при соблюдении следующих условий: расположение неподалеку от защищаемого объекта, обеспечение доступа для ее обслуживания и обязательной защиты от возможного прикосновения.
Внутри вводно-распределительного устройства в качестве ГЗШ используют шину нулевого защитного проводника РЕ, что обеспечивает не только подключение защитного нуля питающей входящей линии с нулевыми проводниками распределительной сети здания, но и выполняет функцию присоединения отдельных проводящих частей и заземляющих устройств. Отдельно расположенная шина соединяет только входящие в ОСУП токопроводящие конструкции и заземлители. Площадь сечения такой ГЗШ должна быть не менее площади сечения нулевого защитного проводника питающей входящей линии.
Главную заземляющую шину изготавливают из меди, возможно применение стали.
К ней подключают контур заземления и нулевые защитные проводники (PEN или PE в зависимости от выбранной системы заземления). Металлические части и конструкции здания, а так же относящиеся к нему коммуникации и систему вентиляции монтируют к ГЗШ по радиальной схеме, выполняя соединения каждого токопроводящего элемента отдельным проводником уравнивания потенциалов, с возможностью отключения любого из них.
Токопроводящие части коммуникаций, входящие в здание извне, необходимо присоединять к ГЗШ как можно ближе к точке их ввода. К соединительным проводникам ОСУП предъявляют повышенные требования, главным из которых является их непрерывность. Поэтому установка в цепях различных коммутационные аппаратов строго запрещена. Проводники имеют жёлто-зеленую окраску с обязательным наличием бирки с наименованием присоединяемого элемента. Закрепляют их на шине болтовыми соединениями, к проводящим конструкциям крепят так же при помощи сварки, для труб коммуникаций используют хомуты.
Сечение проводников уравнивания потенциалов должно быть не менее: 6 мм 2 — для медных, 16 мм 2 – для алюминиевых и 50 мм 2 – для стальных. см. п. 1.7.137 ПУЭ.

Охрана труда

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