Система уравнивания потенциалов – что это такое, когда требуется, факторы опасности, устройство

При обустройстве электрообеспечения дома немалое внимание требуется уделять системе безопасности. Помимо прямого отвода электричества с прибора при пробое на корпус требуется специальное его уравнивание между разными токопроводящими конструкциями. Разберем, что собой представляет система уравнивания потенциалов, когда требуется, в каких случаях в быту необходима и как устроена, а также какие факторы опасности заставляют ее применять.

Уравнивание потенциалов – что это такое, как работает и когда требуется, примеры в быту

Соединение проводником всех токопроводящих конструкций в рамках домашней электросети с целью создания равного напряжения на них называется уравниванием потенциалов. Предназначается система для предотвращения образования опасной разности электрического потенциала, возникающей между бытовыми электроприборами, и действия ее на жильцов.

Алгоритм действия защиты понятен на следующем примере:

• В результате пробоя фазы с привода на корпус стиральной машины в ванной комнате попал ток номиналом 50 В.
• Человек после приема душа одной рукой уперся на стиральную машинку, другой стал доставать полотенце с трубы с горячей водой.
• Трубопровод напрямую уходит в грунт, имеет потенциал 0 В и хорошо проводит ток.
• Поэтому если соединить корпус машинки с трубой, ток направится в землю.
• В рассматриваемом случае тело становится проводником тока и пропускает через себя ровно 50 вольт – человек ощутит электроудар.

• Однако если все металлические конструкции, в том числе корпус стиралки и трубопровод, будут объединены одной системой уравнивания, разряда не произойдет, и человек будет обезопасен.
• Объясняется это тем, что разности потенциала не будет: ток перейдет на все предметы и везде будет одинаков – в рассматриваемом примере это 50 В.

На заметку! Система уравнивания электропотенциалов не только делает одинаковым напряжение на токопроводящих конструкциях, но и безопасно отводит его через заземление.

Естественно, случай из примера далеко не единственный – в быту может возникнуть ряд других вариантов:

• Пробой фазы на корпус устройства из-за повреждения изоляции проводников, сырости на контактах, поломке блока питания и проч. Одновременное прикосновение к этому прибору и естественно заземленной конструкции, например, водопроводу, приведет к удару током.

• Переход тока на элементы системы отопления. Произойти это может по разным причинам. Казалось бы, электричество должно уйти в землю, так как трубопровод так или иначе входит в грунт. Однако на практике может оказаться, что участок под напряжением может быть отрезан от заземления или просто находится ближе к точке, в которой к нему прикоснется человек.
• Контакт между незаземленным прибором с пробоем фазы и другим, подключенным к земле. Ситуация может случиться, когда, например, происходит одновременное касание к неисправному и не подсоединенному к контуру полотенцесушителю, бойлеру и заземленной стиральной машинке или котлу.
• ЭДС в водопроводе. Явление возникает, когда совсем рядом с трубопроводом пролегает электротрасса. При включении нагрузки в силу электротехнических законов труба может оказаться под напряжением. Прикосновение к смесителю приведет к удару электричеством.

Во всех приведенных случаях требуется уравнивание электропотенциалов между конкретными установками. Термин не следует путать с другим похожим названием. Так, в производственной практике есть понятие выравнивание потенциалов – прежде всего, это относится к просторным площадям, например, ж/б-полу в цехах.

Факторы опасности

К возникновению разности электропотенциала между бытовыми приборами и другими токопроводящими конструкциями ведет следующий ряд факторов:

• Местные неполадки электросистем. Аварии в сетях и оборудовании – обрыв линий, поломка электротехники в доме, пробой изоляции подземных коммуникаций.
• Накопление статического электричества. Взаимодействие воды в потоке со стенками, способными заряжаться, приводит к образованию и накоплению статического тока. Чаще всего этому подвержены ПВХ-трубы и акриловые поверхности сантехнических приборов.
• Естественный электропотенциал. Любой предмет на поверхности планеты обладает собственным потенциалом. При этом чем выше он расположен, тем больше величина.

• Блуждающие токи. Электрооборудование периодически подвергается пробою электричества. В результате токи распространяются в сторону наименьшего сопротивления.
• Электричество от электрохимических процессов. При соприкосновении различных веществ в окислительной среде не исключено возникновение тока. В доме это может быть коррозия труб, изготовленных из различных металлов.

Обратите внимание! Возникающие вследствие электрохимической коррозии токи достаточно слабы, чтобы нести серьезную угрозу людям. Однако они вполне могут разрушить соединения труб и привести к течи.

Устройство системы

В организации уравнивания электрического потенциала между токопроводящими конструкциями применяются 2 разновидности системы:

• Общая.

Применяется при строительстве или капитальном ремонте сооружения. В состав системы помимо PE-шины, ведущей на заземляющий контур, входят такие токопроводящие элементы:

• Нейтральный проводник, относящийся к системе электроснабжения.
• Заземляющая жила, ведущая на контур заземления.
• Металлические трубопроводы независимо от назначения (вода, газ, канализация, отопление и т. д.).

• Металлические элементы армирования стен.
• Токопроводящие компоненты систем вентиляции, кондиционирования и воздухоотведения.
• Элементы заземления защиты от удара молнией 2-ого и 3-го классов.
• Проводящая ток оплетка ТВ-кабелей.

При этом к соединению предъявляются следующие требования:

• Стыковка к устройствам только радиальным методом – то есть к каждому по отдельному проводнику.
• Сечение уравнивающего провода не менее половины сечения наибольшего проводника прибора.
• Площадь поперечника жил соответствует материалу – сталь от 50 мм², алюминий не менее 16 мм², медь минимум 6 мм².

Для подключения проводников есть ряд ограничений:

1. Не стыковаться с нейтралями, начиная от главной заземляющей шины.
2. Устанавливаться только параллельными путями.
3. Не разделяться в цепи РЕ-шин для коммутационных устройств, соединенных с прерыванием линии заземления.

Таким образом, подходящие от каждого прибора проводники соединяются с главной шиной заземления, а та в свою очередь – к заземляющему контуру.

Важно! Главный недостаток общей системы уравнивания – протяженность и большое число подключенных приборов. Поэтому для более опасных влажных помещений лучше использовать дополнительную систему.

• Дополнительная.

Система дополнительного уравнивания электропотенциала должна быть так организована, чтобы одновременно соединялись следующие токопроводящие элементы:

1. Открытые металлические поверхности неподвижных приборов.
2. Любые электропроводящие части, в том числе армокаркас сооружения.
3. Нейтральные защитные жилы в TN-структуре.
4. Проводники для заземления в ТТ- и IT-системе.
5. Защитные компоненты штепсельных розеток.

Если полы сырого помещения оборудованы нагревательными элементами, сверху они должны быть покрыты металлической сектой или оболочкой с подключением к заземлению и системе уравнивания. Подключение проводников допускается выполнять как по радиальной, так и по шлейфовой схеме. При этом соединение должно быть непрерывным и выполняться через специальную коробку.

Коротко о главном

Система уравнивания соединяет проводниками все токопроводящие элементы домашнего электрооборудования и окружающих металлических предметов с целью получения на них одинакового электрического потенциала. При ее отсутствии прикосновение человека к 2-м конструкциям с разными электропотенциалами приведет к прохождению через тело тока от большего значения к меньшему.

Алгоритм защиты основан на том, что благодаря одновременному соединению на всех токопроводящих поверхностях потенциал становится равным. Поэтому прикосновение к ним не вызовет удара током. В быту возникают разные случаи опасных ситуаций, связанных с этим явлений – нарушение изоляции проводников, пробой фазы на корпус, переброска тока на элементы системы отопления и проч.

Приводят к образованию разности потенциалов такие факторы:

1. Аварии электросистем.
2. Статическое электричество.
3. Естественный электропотенциал.
4. Блуждающие токи.
5. Электрохимические процессы.

Для защиты в домах обустраиваются общие системы уравнивания, а в особо опасных помещениях, например, душе, ванной или кухне, дополнительные.