За счет чего достигается выравнивание потенциала на поверхности земли
1. За счет чего достигается выравнивание потенциала на поверхности земли
1.За счет чего достигается выравнивание потенциала на поверхности земли?
Выравнивание потенциалов — это снижение разности потенциалов между заземленными (зануленными) открытыми металлическими частями или заземлителем и поверхностью земли, пола путем укладки вблизи поверхности земли, пола неизолированных проводников, соединенных с заземленными (зануленными) частями. Это уменьшает напряжение прикосновения при повреждении изоляции.
2.Что такое напряжение прикосновения и шага?
 |  |
3.Требование к величине сопротивления заземляющего устройства.
В сетях с малыми токами замыкания на земле ( 1500 А), где генераторы и трансформаторы работают с изолированной нейтралью иди нейтралью), заземленной через устройство компенсации ёмкостного тока замыкания на землю, безопасность персонала от поражения током при прикосновении к металлическим частям, оказавшимся под напряжением, может быть достигнута путем выбора сопротивления заземления, при котором напряжение прикосновения будет находиться в допустимых пределах. В этом случае сопротивление заземляющего устройства определяется следующими выражениями:
а) если заземляющее устройство используется только для электроустановки напряжением выше 1000 В:
б) если заземление используется одновременно для электроустановок напряжением выше 1000 В и дo 1000 В:
Ом (2)
В сетях с большими токами замыкания на землю (I3> 500 А), где нейтраль трансформаторов или генераторов заземлена наглухо, безопасность должна быть обеспечена не только защитным заземлением, но и путем возможно быстрого автоматического отключения поврежденного участка. Такое отключение может быть выполнено либо релейной защитой, либо плавкими предохранителями. Сопротивление заземляющего устройства в электроустановках с большими токами замыкания на землю должно быть не более 0,5 Ом с учетом естественного заземлителя, при этом сопротивление искусственного заземляющего устройства должно быть не более 1 Ом.
4.Схема измерения сопротивления заземляющего устройства.
Лабораторная установка позволяет моделировать однофазное замыкание на корпус электроустановки, измерять на модели напряжения при косновения, шага, выявить законы распределения потенциала на поверх ности земли в заданном направлении.
Непосредственно на электроустановку напряжение подается с помощью выключателя МВ и разъединителя Р. Переключателем BI «Напряжение электроустановки» можно имитировать на электроустановке напряжение 110 или 10 кВ. В зависимости от положения переключателя BI меняется и сопротивление заземляющего устройства.
Для измерения тока замыкания на землю и напряжений на стенде установлены амперметр, включенный постоянно в сеть через трансформатор тока, и вольтметр, клеммы которого выведены на лицевую панель стенда.
Вспомогательный заземлитель (клемма Rвсп ) находится за пределами поля растекания токов заземляющего устройства, то есть расстояние между заземляющим устройством и вспомогательным заземлителем больше 20 м.
Расстояние между точками земли, выведенными на гнезда стенда, равно средней длине шага (lш = 0,8 м )
Внеплановое измерение сопротивления заземляющих устройств должно производиться после их переустройства или капитального ремонта.
Выравнивание и уравнивание потенциалов.
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.
Изменение потенциала в пределах площадки, на которой размещены электроды заземлителя, происходит плавно. При этом напряжение прикосновения Uпр и напряжение шага Uш 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.
Для чего нужно выравнивание потенциалов
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:
Как обезопасить себя от подобных ситуаций? Правила устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривает систему выравнивания потенциалов.
Уравнивание и выравнивание
Разберем основные понятия и термины:
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.
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.
Вам это будет интересно Коэффициент измерения цветопередачи
Виды уравнивания и выравнивания
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.
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:
Основная система уравнивания потенциалов
Под основной системой уравнивания потенциалов понимается создание эквипотенциальной зоны в пределах электрооборудования. Цель создания — обеспечить безопасность человека и оборудования в экстренных ситуациях: срабатывание системы защиты от молний, занос потенциала, коротком замыкании.
В электрооборудовании до 1 кВ основная система уравнивания потенциалов соединяет перечисленные проводники:
По Правилам устройства электроустановок (п. 1.7.82) все указанные составляющие должны присоединяться к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов — это и является соединением с основной системой уравнивания потенциалов.
На рисунке указан специализированный искровой разрядник с малым напряжением срабатывания для систем уравнивания потенциалов.
Элемент, который не соединен с главной заземляющей шиной, является очень грубым нарушением целостности основной системы уравнивания потенциалов. Появление разности потенциалов, которое может привести к возникновению искры, — непосредственная угроза жизни человека и безопасности объекта.
Создание систем выравнивания потенциалов
Проект каждой системы индивидуален, и разрабатывается в соответствии с конфигурацией помещения. Существуют общие правила монтажа, которые необходимо выполнять:
Это означает, что каждый элемент имеет отдельный проводник, подключенный к общей шине. Не допускается последовательное соединение между объектами. Если первичный проводник будет оборван, все последующие объекты на линии окажутся отключенными от системы выравнивания потенциалов.
Какие объекты подключаются к системе выравнивания потенциалов
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.
На схеме это выглядит так:
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.
Похожие материалы:
Июнь 11, 2014 в 15:36
А почему нельзя соединить все одним заземляющим проводником?
Июнь 11, 2014 в 18:08
Потому что при обрыве в одном месте возле коробки без защитного заземления останутся все металлические части ванной сразу?
Июль 8, 2014 в 10:46
Добрый день! Прочитал статью и разобрался что за провода идут на ванну и полотенцесушитель. Подскажите можно убрать на полотенцесушителе заземление или перенести в другое место как-нибудь.
Июль 8, 2014 в 19:59
Здравствуйте! Полностью отключать заземляющий проводник не советую, потому что от этого зависит ваша безопасность. Лучше перенесите хомут в нишу, где идут трубы и стоят счетчики воды.
Август 25, 2014 в 21:21
Здравствуйте! А зачем идет в нише по стояку металлическая полоса, к которой приварен болт с прикрученным к нему проводом от коробки заземления. Ведь к нему уже приходит заземляющий провод с электрощита?
Август 25, 2014 в 22:04
Добрый вечер! Это необходимо для эффективности работы системы уравнивания потенциалов. При обрыве РЕ проводника, идущего от электрощита- система выравнивания потенциалов будет продолжать эффективно защищать Вас в ванной. Представьте, что произойдет при соединении заземляющего проводника в электрощите с фазой- короткое замыкание. Но если не будет дополнительного соединения с заземляющим контуром, то при этом фаза окажется на ванной и других металлических деталях, подключенных к шине выравнивания потенциалов.
Сентябрь 4, 2014 в 16:14
Здравствуйте! «Необходимо соединять вместе отдельными проводами не только корпуса ванной, светильников, водопроводных труб и отопления, но и заземляющие контакты розеток…» Т.е. заземляющий контакт розетки будет соединен с шиной РЕ в щитке и с системой выравнивания потенциалов, которая в свою очередь подключается к шине РЕ?
Сентябрь 4, 2014 в 19:25
Добрый вечер! От системы выравнивания потенциалов прокладывается отдельный один заземляющий проводник только до розеток, установленных в ванной.
Ноябрь 6, 2014 в 00:43
Скажите если заземление розеток в ванной уже подведено через 3 х жильный кабель! Какой смысл к ней вести еще одну землю? Если все трубы пластиковые нужно ли заземлять ванну?
Январь 18, 2020 в 17:51
Вам не кажется, что Вы путаете понятия уравнивания и выравнивания потенциалов? Рекомендую изучить ПУЭ, в частности пп 1.7.32 и 1.7.33.
Январь 29, 2020 в 23:03
Уравнивание потенциалов и выравнивание потенциалов — разные вещи. Не сбивайте людей с толку!
Февраль 8, 2020 в 20:31
Здравствуйте, а если в частном доме фазный с землей замкнется в щитке? как сделать вторую защиту? Спасибо
Февраль 15, 2020 в 14:07
Здравствуйте! Это зависит от «начинки» щитка. Существуют специальные автоматы, обеспечивающие защиту при таких ситуациях. Если замыкание проводов в щитке так уж вероятно, стоит заменить обычные автоматы на такие. Имеются прерыватели цепи, которые отключают сеть в данном случае, когда обычные автоматы не успевают сработать или же ток срабатывания слишком мал для них. Если в щитке стоят не автоматы, а пробки с легкоплавкими вставками, эффективных способов второй защиты при замыкании именно в щитке мне неизвестно. Для защиты от последствий подобного замыкания за пределами щитка (т.е., в самом контуре), можно установить специальные защитные розетки. Достаточно одной в начале контура, чтобы защитить весь контур.
Февраль 17, 2020 в 23:06
Май 26, 2020 в 17:26
Здравствуйте! А зачем Вы систему УРАВНИВАНИЯ потенциалов называете системой ВЫРАВНИВАНИЯ потенциалов?
Май 26, 2020 в 20:20
Сергей, здравствуйте. А это вы у копирайтеров спросите
Для чего нужно выравнивание потенциалов
Этот термин знаком всем со школьного курса физики, но не каждый точно вспомнит, что собой представляет выравнивание потенциалов.
Выравнивание потенциалов — это метод уменьшения напряжения шага и прикосновения среди элементов электрической цепи, к которым возможно единовременное касание. Этот метод используется не так часто, как их уравнивание.
В соответствии с требованиями норм, обязательно для мест, где содержатся животные. В отдельных случаях также применяется для электрической безопасности жилых помещений.
Назначение выравнивания потенциалов
Выравнивание потенциалов является одним из важнейших требований безопасности во время использования различного электрического оборудования. Такая важность обусловлена тем, что можно обезопасить себя и других жителей дома от удара током.
Объяснение двух видов напряжений
Важно! При отсутствии опыта или соответствующего образования работа с электрическими приборами представляет опасность для жизни.
Нормы, которые регулируют безопасность во время возведения домов, обязывают подрядчиков при строительстве создавать систему, которая снизит или устранит разность и обеспечит защиту от возможного получения электрических травм с помощью заземления.
При распределении устройства, которое выступает заземлителем, надлежащий уровень безопасности создается не только с помощью уменьшения потенциалов заземляющего устройства, но и с помощью их выравнивания на защищенной территории до степени, чтобы максимальное напряжение не было больше допустимых пределов.
Заземляющее устройство
Обратите внимание! Если нет заземления или оно не функционирует так, как должно, риск подвергнуться электрическому удару возрастает.
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.
Мотивы для применения выравнивания потенциалов
Для начала следует определиться с тем, что вызывает разность и, как следствие, последующую необходимость выравнивания:
Все выполненные из металла устройства соединены друг с другом, поэтому при появлении разницы потенциалов между отдельными конструкциями при прикосновении человека к нескольким объектам сразу приводит к удару током.
Обратите внимание! Примером такой опасности является ситуация, когда человек принимает душ и получает электрическую травму. Это происходит вследствие того, что ток проходит по человеческому телу, как по проводнику, от предмета с большим потенциалом к объекту с меньшим.
Во избежание подобных опасных для жизни людей ситуаций уменьшается или устраняется разность потенциалов с применением заземления.
Как установить устройство выравнивания потенциалов
В многоэтажных постройках, как правило, устанавливаются две системы для выравнивания потенциалов — основная и дополнительная (вспомогательная).
Основная система выравнивания потенциалов — контур, который содержит в себе такие элементы:
Обратите внимание! Все опасные металлические элементы присоединяются к главной заземляющей шине, убирая таким образом разность потенциалов. Основная система обычно устанавливается при возведении зданий, поэтому делать ее самостоятельно не приходится.
Раньше при объединении таких элементов проблем не возникало, но сейчас многие металлические элементы заменяют пластмассовыми, что приводит к возникновению разности потенциалов.
Проблема этой системы состоит в том, что на больших расстояниях электрический потенциал одной и той же конструкции может быть разным, что также провоцирует ситуацию, которая может стать опасной для жизни. Чтобы нивелировать появившуюся разность, приходится использовать дополнительную систему.
Дополнительная система выравнивания устанавливается в ванной комнате и содержит в себе такие составляющие:
Обратите внимание! Каждая составляющая этого контура соединяется отдельным проводом с жилой из меди. Противоположный конец этого провода опускается в предусмотренную для этого коробку.
Сделать такую систему возможно и самостоятельно: