Уравнение потенциалов что это

Уравнение потенциалов что это

Об основной и дополнительных системах уравнивания потенциалов и об их функциональном назначении.

Жилое здание. Множество этажей и квартир. Целые километры коммуникаций: проводов, металлических труб, коробов вентиляции, металлорукавов и тому подобного. В наших квартирах есть различные металлические ванны, мойки, полотенцесушители и мало ли чего еще. Иными словами, весь дом просто полон элементов и конструкций, способных проводить электрический ток, но зачастую не предназначенных для этого.

Однако каждый проводник обладает электрическим потенциалом. Это просто закон физики. Потенциал же – величина относительная. Это означает, что электрический потенциал, например, металлической поверхности холодильника сам по себе не имеет вообще никакого значения. Важно только то, насколько он выше или ниже потенциала водопроводной трубы, проходящей от него (холодильника) в относительной близости.

Если между потенциалом холодильника и потенциалом трубы есть разница, то эту разницу можно считать напряжением. Кто-то может предположить, что такое напряжение не может быть существенной величины: ведь и корпус электроприбора, и водопроводная труба не должны быть «под фазой». Но торопиться с выводами не стоит. В действительности есть очень много причин, по которым даже безобидный металлический короб вентиляции может приобрести опасно высокий относительный электрический потенциал.

Среди этих причин, к примеру, не только выход из строя изоляции фазных жил кабелей системы электроснабжения, а еще и атмосферные перенапряжения, статическое электричество, блуждающие и циркулирующие токи систем заземления и многое другое.

И что же делать? Как уберечься от всех этих напастей и жить спокойно, не опасаясь, что однажды нас ударит током собственная ванна?

Вопрос этот решается созданием системы уравнивания потенциалов. Идея ее довольно проста. Если токоведущие части имеют непосредственное электрическое соединение, то потенциал их всегда одинаков, и напряжение между ними не возникнет ни при каких обстоятельствах.

Поэтому система уравнивания потенциалов включает в себя все, что может стать опасным: именно металлические трубы, металлоконструкции здания, устройства молниезащиты, короба, лотки. Все это подключается к главной заземляющей шине (ГЗШ) на вводе здания. Такая система получает название основной системы уравнивания потенциалов.

Но пока инженерные коммуникации дойдут до отдельно взятой квартиры, расположенной на каком-нибудь высоком этаже, расстояние от ГЗШ может стать внушительным. В силу вступят законы электротехники, характерные для так называемых «длинных линий».

В соответствии с этими законами сопротивлением проводников большой протяженности пренебрегать нельзя. То есть, электрический потенциал одной и той же металлической трубы на вводе в здание и на пятнадцатом этаже может отличаться, и очень сильно. Таким образом, основная система уравнивания потенциалов становится все менее эффективной по мере удаления от ГЗШ.

Поэтому в каждой квартире создается своя, дополнительная система уравнивания потенциалов. Элементы, которые входят в нее, подключаются к шине РЕ (или PEN) в квартирном или домовом щитке. Это снова водопроводные трубы, короба вентиляции, а кроме этого, ванны, мойки и прочие объемные металлические предметы.

Дополнительная система уравнивания потенциалов в ванной комнате

Не каждый электрик, берущийся за ремонт или замену квартирной электропроводки, знает про системы уравнивания потенциалов и придает им должное значение. Поэтому следить за состоянием и качеством выполнения такой системы в своей квартире каждому домовладельцу лучше самостоятельно, не надеясь ни на кого другого. Ведь это вопрос, прежде всего, личной безопасности.

Читайте также:  Как сделать лепесток квиллинг

Что такое разность потенциалов, и почему она опасна для человека? Любой металлический предмет большого размера (водопроводная труба, радиатор отопления, ванна, корпус холодильника) является хорошим проводником электрического тока. Даже без прямого контакта с источником напряжения, на поверхности этих предметов может возникнуть наведенный электрический ток, по аналогии с шаговым напряжением.

Как это работает

Предположим, что в вашей квартире все розетки и электроприборы заземлены. В теории вы чувствуете себя в безопасности. Ваш сосед снизу, проводя ремонт, заменил канализационную трубу с чугунной на пластиковую. Теперь между вашей чугунной ванной и физической землей отсутствует надежная электрическая связь. У соседа пробило изоляцию в люстре, и через влажный пол вашей ванной комнаты, потенциал порядка 100 вольт появился в ванной с водой.

Поскольку в канализационном стоке пластиковая вставка, замыкания на землю не произошло, и защитный автомат не сработал. Весь потенциал накопился в вашей ванной. Вы, находясь в воде, прикасаетесь к смесителю. Через стальные трубы водопровода, он имеет надежную электрическую связь с грунтом. Вы получаете гарантированное поражение электротоком.

Почему так произошло?

Любой проводник содержит в себе электроны. Пока нет разницы в потенциалах на концах проводника, электроны стоят на месте, и электроток не протекает. В описанной ситуации, труба водопровода имеет нулевой потенциал по всей длине. Ванна с водой, по причине распространения напряжения от неисправной проводки этажом ниже, через отрезок чугунной трубы, имеет потенциал 100 вольт. Эти предметы между собой не соприкасаются, поэтому электрического тока нет.

После касания одновременно ванной под напряжением и фактически заземленного смесителя, по вашему телу протекает электрический ток. Человек на 80% состоит из воды, поэтому он вполне себе неплохой проводник. Электроны просто устремляются от точки с меньшим потенциалом, к точке с большим потенциалом. Поэтому уравниванию потенциалов в ванной комнате следует уделить особое внимание.

Справедливости ради, если бы вы просто оказались с ванной под напряжением (ничего не касаясь), и так же из нее удалились, никакого поражения электротоком не было. Вы никогда не задавались вопросом, почему птицы, сидящие на проводе ЛЭП с напряжением свыше 1000 вольт, не погибают от удара током? Потому, что у них такой же потенциал, как у провода: 1000 вольт. Они не касаются других проводов, разницы потенциалов нет, соответственно, нет и электротока через их тушки.

Еще один пример. Вставьте в отключенную розетку кусок провода (в фазу), и свободно подвесьте его, чтобы он не касался стены и пола. Подайте напряжение — ничего не произойдет. Тем не менее по всей длине провода есть потенциал 220 вольт. Стоит соединить провод с любым предметом, у которого потенциал относительно «земли» ниже, через соединитель (например, человека), потечет ток.

Читайте также:  Конверт в коляску из куртки своими руками

Отсюда вывод: любые предметы, которые в обычных условиях не находятся под напряжением (за исключением аварийных ситуаций), всегда должны иметь равный потенциал. В случае с жилыми помещениями — равный нулю. Для этого, все металлические элементы жилого дома, включая арматуры в стенах, соединяются с контуром заземления еще на этапе строительства.

Это называется: основная система уравнивания потенциалов (ОУП). Вблизи каждого здания расположена главная заземляющая шина (ГЗШ), надежно (обычно с помощью сварки) соединенная с заземлителем (контуром). Она периодически проверяется специальными службами (со временем может рассыпаться от коррозии), и монтируется еще на этапе закладки фундамента.

Можете быть уверены, что все металлические предметы вашей многоэтажки имеют электрический контакт с ГЗШ. Сразу после ввода в эксплуатацию, контур уравнивания потенциалов работает безупречно. Это требование Правил устройства электроустановок соблюдается всегда. Пока не начинаются ремонты в квартирах.

В чем опасность

  • Участки систем отопления и водоснабжения меняются на полипропиленовые трубы. Пропадает физическая связь с заземлителем.
    Надеяться на воду в трубах нельзя. Сегодня она есть, а завтра труба будет сухой.
  • Сосед решил отмотать показания счетчика, и подключил нуль к своей батарее отопления. По всей системе появился потенциал: от 220 вольт вблизи квартиры соседа, до нуля в районе подключения трубопровода к главной заземляющей шине.
  • У кого-то установлен бойлер без заземления, и он пробивает фазу в бак с водой. Пара ближайших этажей, получает в кранах с водой напряжение до 110 вольт.
  • «Продвинутый» сосед электрик организовал заземление электроплиты на стояк с горячей водой (он действительно имеет хороший контакт с грунтом, к тому же конструктивно соединен с ГЗШ). А после аварии, на втором этаже заменили кусок стального стояка, на пластик. У соседа «электрика» коротнула фаза на корпус электропечи, и весь подъезд выше 2 этажа получил на стояке потенциал более 127 вольт.

Вы скажете, что это все незаконно, и запрещено? Да, это так.

Но это логика пешехода, который видит несущийся на него автомобиль, и продолжает находиться на переходе, уповая на ПДД. Пешехода собьют, водителя обязательно накажут. Кому от этого станет легче?

Не следует надеяться на то, что вокруг вас все придерживаются Правил устройства электроустановок. Поэтому организуем дополнительное уравнивание потенциалов.

Уравнивание или выравнивание

Многие путают два основных понятия:

  1. Уравнивание потенциалов, это нивелирование разницы потенциалов между доступными к прикосновению одним человеком открытыми проводящими поверхностями. Относится к штучным электроустановкам или проводникам.
  2. Выравнивание потенциалов, это снижение разности потенциалов на большой площади: грунт, бетонный пол. Например, в здании — это соединений всей арматуры в стенах между собой, и с ГЗШ.

Создание системы дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП)

  • Система ДУП не может функционировать без наличия в том же помещении шины защитного заземления. Мало того, использование системы без заземляющего контура опасно! Рабочий нуль также не может быть использован в качестве рабочего заземления.
  • Дополнительное уравнивание потенциалов работает в паре с системой ОУП. При отсутствии последней — выполняет ее функции.
  • Шина дополнительного уравнивания потенциалов ШДУП должна объединить в единый контур все электроприборы с металлическим корпусом, розетки, сантехническое оборудование (систему водоснабжения, ванну, мойку) и систему отопления.Только в этом случае обеспечивается утечка тока в «землю» не через тело человека, а по шине ДУП.
  • К системе также подключаются конструкционные элементы помещения, выполненные из токопроводящих материалов: металлические дверные коробки, заново уложенная арматура (например, при ремонте полового покрытия), металлические профили для гипсокартона, и прочее.
  • Каждый элемент подключается к шине неразрывным проводником без возможности разъединить электрическую связь: установка коммутационной аппаратуры (выключатели, автоматы защиты) запрещена.
  • Все элементы подключаются параллельно, недопустимо организовывать последовательный шлейф.
Читайте также:  Лапки для швейной машинки видео

Уравнивание потенциалов в ванной комнате производится со всеми элементами, находящимися в помещении санузла. Даже если входящая труба уже соединена с ШДУП или ШОУП.

Соединение с элементами, не имеющими специальных контактов для подключения, производится с помощью хомутов, зажимов.

Организация системы ДУП в частном доме может не производиться, при строительстве и организации энергоснабжения должна быть установлена основная система уравнивания потенциалов. Для обеспечения безопасности, следует смонтировать дополнительную систему в ванной комнате.

Видео по теме

Система уравнивания потенциалов (СУП) используется для того, чтобы обеспечить одинаковый электрический потенциал на всех способных накапливать заряд и проводить электрический ток 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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector