Sustavi uzemljenja: vrste, opis, instalacija

Glavni razlog potrebe za uzemljenjem u električnim mrežama je sigurnost. Kada su utemeljeni svi metalni dijelovi električne opreme, dakle, čak iu slučaju slomljenog izolacije na svom tijelu ne stvaraju opasne napone, oni bi spriječili pouzdan sustav uzemljenja.

Zadaci za sustave uzemljenja

Glavni zadaci sigurnosnih sustava koji rade na načelu uzemljenja:

1. Sigurnost za ljudski život, kako bi se zaštitila od strujnog udara. Pruža alternativni način prijenosa trenutne struje, tako da ne uzrokuje štetu korisniku.
2. Zaštita zgrada, strojeva i opreme u slučaju nestanka električne energije, tako da otvoreni vodljivi dijelovi opreme ne dostižu smrtonosni potencijal.
3. Zaštita od prenapona zbog udara munje, što može dovesti do opasnih visokih napona u električnom distribucijskom sustavu ili od nenamjernog ljudskog kontakta s visokonaponskim vodovima.
4. Stabilizacija napona. Postoji mnogo izvora električne energije. Svaki transformator može se promatrati kao poseban izvor. Trebali bi imati zajedničku dostupnu točku ispuštanja negativne energije. Zemlja je jedina takva vodljiva površina za sve izvore energije, pa je usvojena kao univerzalni standard za pražnjenje struje i napona. Ako ne bi bilo takve zajedničke točke, bilo bi iznimno teško osigurati sigurnost u energetskom sustavu u cjelini.

Zahtjevi za uzemljenje:

• Mora postojati alternativni put za protok opasne struje.
• Nedostatak opasnog potencijala na otvorenim dijelovima opreme koji nose struju.
• Mora imati nisku impedanciju dovoljnu da osigura potrebnu struju kroz sigurnosni uređaj, tako da isključi snagu (<0,4 sekundi).
• Mora imati dobru otpornost na koroziju.
• Mora biti u stanju raspršiti veliku struju kratkog spoja.

Opis uzemljenja

Postupak spajanja metalnih dijelova električnih aparata i opreme s masom tla metalnim uređajem koji ima malo otpora naziva se uzemljenje. Kod uzemljenja, živi dijelovi instrumenata izravno su povezani s tlom. Uzemljenje omogućuje povratni put struje curenja i stoga štiti opremu elektroenergetskog sustava od oštećenja.

Kada se u opremi pojavi kvar, u sva tri faza nastaje neravnoteža struje. Uzemljenje ispušta struju kvara na zemlju i time vraća radni balans sustava. Ovi zaštitni sustavi imaju nekoliko prednosti, kao što je uklanjanje prenapona tako da se isprazni na tlo. Uzemljenje osigurava sigurnost opreme i poboljšava pouzdanost servisa.

Način ukidanja

Zeroing znači spajanje nosača dijela opreme s tlom. Kada se u sustavu pojavi greška, na vanjskoj površini opreme nastaje opasni potencijal, a svaka osoba ili životinja koja slučajno dodiruje površinu mogu izazvati električni udar. Zeroing vraća opasne struje na tlo i time neutralizira trenutni utjecaj.

Također štiti opremu od udaraca munje i osigurava pražnjeni put od odvodnika prenapona i drugih uređaja za gašenje požara. To se postiže spajanjem dijelova postrojenja na tlo dirigent ili uzemljivač u bliskom kontaktu sa zemljom, i to na nekoj udaljenosti ispod razine tla.

Razlika između uzemljenja i nuliranja

Jedna od glavnih razlika između uzemljenja i nuliranja je da je pri uzemljenju vodljivi dio nosača spojen na tlo, dok kada je instrument uzemljen, površina uređaja je spojena na tlo. Ostale razlike između njih su objašnjene dolje u obliku usporedne tablice.

Usporedna tablica

Zaštitne žice TN

Ovi tipovi uzemljenja imaju jedan ili više izravno utemeljenih točaka iz izvora napajanja. Otvoreni vodljivi dijelovi postrojenja povezani su s tim mjestima pomoću zaštitnih vodiča.

U svjetskoj praksi koristi se dvoslovni kod.

Upotrijebljeni slova:

• T (francuska riječ Terre znači "zemlja") - izravna veza točke na tlo.
• I - nema veze s masom zbog visoke impedancije.
• N - izravna veza s neutralnim izvorom koji je zauzvrat povezan s tlom.

Na temelju kombinacije ova tri slova su vrste tla sustava: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Što to znači?

U sustavu uzemljenja tipa TN, jedna od izvornih točaka (generatora ili transformatora) priključena je na tlo. Ova točka obično je zvijezda točka u trofaznom sustavu. Kućište priključenog električnog uređaja spojeno je s tlom kroz ovu točku uzemljenja na izvornoj strani.

Na gornjoj slici: PE - Akronim za Zaštitnu Zemlju je dirigent koji povezuje izložene metalne dijelove električne instalacije potrošača na tlo. N se naziva neutralnim. To je dirigent koji povezuje zvijezdu u trofaznom sustavu s tlom. S ovim oznakama u dijagramu odmah je jasno koji je sustav uzemljenja povezan s TN sustavom.

Neutralna linija TN-S

Ovo je sustav koji ima zasebne neutralne i zaštitne vodove kroz elektroinstalaciju.

Zaštitni vodič (PE) je metalni pokrov kabela, elektrane ili odvojenog vodiča.

Svi otvoreni vodljivi dijelovi s instalacijom priključeni su na ovaj zaštitni vodič preko glavnog priključka instalacije.

TN-C-S sustav

To su vrste sustava za uzemljenje u kojima se neutralne i zaštitne funkcije kombiniraju u jedan vodič.

U TN-CS sustava uzemljenja, također poznat kao zaštitnog multiple uzemljenja, nazvao PEN vodič kombiniranu vodič i neutralni uzemljenim dijelovima.

PEN vodič elektroenergetskog sustava je uzemljen u nekoliko točaka, a zemaljska elektroda nalazi se na ili blizu korisnikove instalacije.

Svi otvoreni vodljivi dijelovi s instalacijom spojeni su PEN vodom s glavnim terminalom za uzemljenje i neutralnim terminalom i međusobno su spojeni.

Zaštitni krug TT

Ovo je zaštitni sustav uzemljenja koji ima jednu točku izvora energije.

Svi otvoreni vodljivi dijelovi s postrojenjem koji su spojeni na uzemljenu elektrodu nisu električki ovisni o izvoru zemlje.

Izolacijski sustav IT

Zaštitni sustav uzemljenja koji nema izravnu vezu između dijelova koji se žive i tla.

Svi otvoreni vodljivi dijelovi s postrojenjem koji su spojeni na uzemljenu elektrodu.

Izrada zaštitnih sustava

Spajanje između električnih aparata i uređaja s pločom za uzemljenje ili elektrode kroz debelu žicu s niskim otporom na sigurnost naziva se uzemljenje ili nula.

Sustav uzemljenja ili nula u električnoj mreži djeluje kao sigurnosna mjera za zaštitu življenja ljudi, kao i opreme. Glavni cilj je pružiti alternativni način za prolazak opasnih tokova tako da se nesreće mogu izbjeći zbog električnog udara i oštećenja opreme.

Metalni dijelovi su utemeljeni ili spojene na masu, a ako iz bilo kojeg razloga izolacija opreme ne uspije, visoki napon, koji može biti prisutan u vanjskom opremu za bojenje, će se vratiti na zemlju putu. Ako oprema nije uzemljen, to je opasno napon može se prenijeti na svakoga tko ga dotakne i izazvati električni udar. Krug se zatvori i osigurač se odmah pokreće ako trenutna žila za nošenje dotakne uzemljeni kućište.

Postoji nekoliko načina za provođenje sustava za uzemljenje električnih instalacija, kao što je uzemljenje žice ili trake, ploča ili štap, uzemljenje nullanjem ili vodom. Najčešći načini su nula i ploča.

Uzemljenje

Uređaj za uzemljenje načinjen je kombinacijom broja šipki pomoću bakrenih žica. To smanjuje ukupnu otpornost kruga. Ovi električni sustavi zemljišta ograničavaju potencijal Zemlje. Materijal za tlo uglavnom se koristi na mjestu gdje treba testirati veliku količinu kvara.

Kod izrade uzemljivača uzeti su u obzir slijedeći zahtjevi:

1. U slučaju kvara, napon ne bi trebao biti opasno za osobu, kada dodirnete vodljiva površina oprema električni sustav.
2. Stalna struja kratkog spoja koja može teći u podlogu za tlo mora biti prilično velika za rad zaštitnog releja.
3. Otpornost na tlo je niska tako da struja propuštanja struji kroz nju.
4. Izvedba uzemljivača treba biti takva da je napon koraka manji od dopuštene vrijednosti, što ovisi o specifičnoj otpornosti tla potrebnih za izolaciju neispravne instalacije od ljudi i životinja.

Protustrujna zaštita elektrode

S takvim sustavom uzemljenja zgrade, bilo koja žica, šipka, cijev ili snop vodiča smještena je vodoravno ili okomito u zemlju pored zaštitnog objekta. U distribucijskim sustavima, osnovna elektroda može se sastojati od šipke dužine oko 1 m i smještena u uspravnom položaju u tlu. Pri proizvodnji trafostanica koristi se tlačna tkanina, a ne pojedinačne šipke.

Krug za zaštitu cijevi

Ovo je najčešći i najbolji sustav za uzemljenje električnih instalacija u usporedbi s drugim sustavima pogodnim za iste uvjete tla i vlage. U ovom postupku pocinčani čelik i perforirana cijev s izračunatom duljinom i promjerom vertikalno se postavljaju na trajno vlažnu zemlju, kako je dolje prikazano. Veličina cijevi ovisi o trenutnoj struji i vrsti tla.

Tipično, veličina cijevi za sustav uzemljenja kuće je promjera 40 mm i dužine 2,5 m za običnu zemlju ili duže u slučaju suhog i kamenitog tla. Dubina na kojoj treba biti pokopana cijev ovisi o sadržaju vlage u tlu. Obično se cijev nalazi u dubini od 3,75 metara. Dno cijevi je okruženo sitnim komadima koksa ili ugljena na udaljenosti od oko 15 cm.

Alternativne razine ugljena i soli koriste se za povećanje djelotvornog područja zemlje i, prema tome, za smanjenje otpornosti. Druga cijev promjera 19 mm i minimalna duljina 1,25 metara povezana je na vrhu cijevi GI kroz reduktor. Ljeti se smanjuje vlaga u tlu, što dovodi do povećanja otpornosti na zemlju.

Dakle, rad se obavlja na betonskom betonskom betonu kako bi se ljeti održala dostupnost vode i imali zemlju potrebnim zaštitnim parametrima. Kroz lijevak spojen na cijevi promjera 19 mm, možete dodati 3 ili 4 kante vode. Uzemljenja žica ili GI, GI traka ili žica s dovoljnom presjeka za sigurno uklanjanje struje prenosi na GI cijev 12 mm, na dubinu od oko 60 cm od tla.

Mjerenje ploče

U ovom uređaju, uzemljenja sustav bakra uzemljenja ploče za mjerenje 60 cm × 60 cm × 3 m, a 60 cm galvanizirani željezo × 60 cm × 6 mm je uronjena u zemlju s okomitom površinom na dubini od ne manje od 3 m od poda

Zaštitna ploča je umetnuta u pomoćnih slojeva ugljena i soli s minimalne debljine od 15 cm, za uzemljenje (GI ili bakrene žice) čvrsto je vezan za uzemljenja ploču.

Bakrena ploča i bakrena žica obično se ne koriste u zaštitnim krugovima zbog veće cijene.

Priključivanje tla kroz vodenu cijev

U ovoj vrsti, GI ili bakrena žica spojena su na vodovod sa čeličnom kravatom koja je pričvršćena na bakreni vod, kako je dolje prikazano.

Vodena cijev se sastoji od metala i nalazi se ispod površine zemlje, tj. Izravno je povezana s tlom. Protok struje kroz GI ili bakrenu žicu izravno je uzemljen kroz cijev vode.

Izračunavanje otpornosti petlje u tlu

Otpornost na jednoj traci štapa zakopanog u zemlju je:

R = 100 xrho / 2 x 3,14 × L (loge (2 x L x L / W x t)), gdje:

rho- - stabilnost tla (omega-om),

L je duljina trake ili vodiča (cm),

w - širina trake ili promjera vodiča (cm),

t je dubina ukopa (cm).

Primjer: Izračunajte otpornost trake za uzemljenje. Žica promjera 36 mm s dužinom od 262 metra na dubini od 500 mm u zemlji, otpornost na zemlju je 65 Ohm.

R je otpor uzemljenja u W.

r - Otpornost na masu (Ohmeter) = 65 Ohm.

Metar l - duljina štapa (cm) = 262 m = 26200 cm.

d - unutarnji promjer šipke (cm) = 36 mm = 3,6 cm.

h je dubina skrivene trake / štap (cm) = 500 mm = 50 cm.

Otpornost uzemljivača / vodiča (R) = rho / 2 x 3,14 x L (loge (2 x L x L / Wt))

Otpornost uzemljenje trake / žica (R) = 65/2 x 3,14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3,6 × 50)

Otpornost uzemljivača / vodiča (R) = 1.7 Ohma.

Da biste izračunali broj uzemljivača, možete primijeniti pravilo palca.

Približna otpornost Rod / Pipe elektroda može se izračunati pomoću otpora šipki / cijevi elektroda:

R = K x rho- / L, gdje:

rho- je otpor zemlje u Ohmmetru,

L je duljina elektrode u mjeraču,

d je promjer elektrode u mjeraču,

K = 0,75, ako je 25

K = 1, ako je 100

K = 1,2 o / L, ako je 600

Broj elektroda, ako se pronađe formula R (d) = (1.5 / N) xR, gdje:

R (d) je potreban otpor.

R je otpor jedne elektrode

N - broj elektroda instaliranih paralelno na udaljenosti od 3 do 4 metra.

Primjer: izračunajte otpornost uzemljivačke cijevi i broj elektroda radi dobivanja otpora od 1 Ohm, otpornosti tla iz rho = 40, duljina = 2,5 metara, promjer cijevi = 38 mm.

L / d = 2,5 / 0,038 = 65,78, tako da K = 0,75.

Otpornost elektroda cijevi R = K x rho- / L = 0,75 × 65,78 = 12 Ω

Jedna elektrodna otpornost - 12 Ohm.

Da bi se dobio otpor od 1 ohma, ukupni broj potrebnih elektroda je = (1.5 × 12) / 1 = 18

Čimbenici koji utječu na otpor zemlji

Kod NEC zahtijeva minimalnu duljinu od 2,5 metara zemaljske elektrode da stupi u dodir s tlom. Ali postoje neki čimbenici koji utječu na otpor zemlje na zaštitni sustav:

1. Duljina / dubina uzemljivača. Povećanje duljine udvostručuje otpor površine na 40%.
2. Promjer uzemljene elektrode. Dvostruko povećanje promjera zemljane elektrode smanjuje otpornost na tlo samo za 10%.
3. Broj elektroda za uzemljenje. Da bi se povećala učinkovitost, dodatne elektrode se ugrađuju na dubini glavnih elektroda uzemljenja.

Izgradnja zaštitnih električnih sustava stambene zgrade

Trenutno su zemljani radovi preferirani način uzemljenja, posebno za električne mreže. Struja uvijek prati put najmanjeg otpora i privlači maksimalnu struju od kruga do tlačnih jama namijenjenih smanjenju otpora, idealno do 1 ohma.

Da biste postigli ovaj cilj:

1. Područje 1,5 mx 1,5 m iskopano je do dubine od 3 m. Jama je napola napunjena mješavinom ugljenog praha, pijeska i soli.
2. GI-ploča 500 mm x 500 mm x 10 mm nalazi se u sredini.
3. Uspostaviti vezu između tlo ploče za zemaljski sustav privatne kuće.
4. Ostatak jame napunjen je mješavinom ugljena, pijeska i soli.
5. Spojiti uzemljenje ploče na površinu dva GI trake može se koristiti s presjekom 30 mm x 10 mm, a poželjno je od 2,5 inča GI cijev s prirubnicom u gornjem dijelu.
6. Pored toga, gornji dio cijevi može biti prekriven posebnim uređajem koji sprječava dotok prljavštine i prašine i začepljenje tlačne cijevi.

Ugradnja i prednosti sustava uzemljenja:

1. Prašak od ugljena je izvrstan vodič i sprečava koroziju metalnih dijelova.
2. Sol se otapa u vodi, što uvelike povećava vodljivost.
3. Pijesak omogućuje da voda prođe kroz cijelu jamu.

Da biste provjerili učinkovitost jame, pobrinite se da je razlika napona između jame i neutralnog napajanja manja od 2 volta.

Otpor pitke vode trebao bi se održavati na razini manjoj od 1 ohma, udaljenosti do 15 metara od zaštitnog vodiča.

Električni udar

Električni šok (ECT) nastaje kada se dva dijela tijela u kontaktu s električnom krugu vodiča koji imaju različite potencijale i stvara razlika potencijala preko tijela. Ljudsko tijelo ima otpor, a kad je spojen između dva vodiča na različitim potencijalima, krug je formirana kroz tijelo, a struja će teći. Kad se osoba kontaktira samo s jednim dirigentom, lanac se ne formira i ništa se ne događa. Kada osoba dođe u dodir s vodičima kruga, bez obzira na napon, uvijek postoji mogućnost ozljede od električne struje.

Rizik udara munje za stambene zgrade

Neki domovi imaju veću vjerojatnost privlačenja munje od drugih. Oni se povećavaju ovisno o visini zgrade i blizini ostalim kućama. Blizina je definirana kao trostruka udaljenost od visine kuće.

Kako biste utvrdili koliko je ranjiva stambena kuća udarima munje, možete koristiti takve podatke:

1. Niski rizik. Samostojeće privatne stambene kuće u neposrednoj blizini drugih kuća jednake visine.
2. Prosječni rizik. Dvokatna privatna kuća okružena je kućama s istim visinama ili okružena kućama manjih visina.
3. Visoki rizik. Izolirane kuće koje nisu okružene drugim građevinama, dvokatnim kućama ili kućama s manjom visinom.

Bez obzira na vjerojatnost udara munje, pravilno korištenje važnih komponenti za zaštitu od udara munje će pomoći u zaštiti bilo koje stambene kuće od takvih oštećenja. Sustavi zaštite od munje i potrebna je uzemljenja u stambenoj zgradi, tako da se munja udari u zemlju. Sustav obično uključuje uzemljenu šipku s bakrenim spojem koji je ugrađen u zemlju.

Prilikom postavljanja kruga zaštite od udara munje u kući, slijedite ove uvjete:

1. Elektrode za uzemljenje moraju imati duljinu od najmanje pola 12 mm i duljinu od 2,5 m.
2. Preporuča se korištenje bakrenih spojeva.
3. Ako na mjestu tvornice postoji kamenito tlo ili se nalaze inženjerske podzemne linije, uporaba vertikalne elektrode zabranjena je samo vodoravni vodič.
4. Treba biti udubljen na udaljenosti od najmanje 50 cm od tla i pružiti se ne manje od 2,5 m od kuće.
5. Uzemljivački sustavi privatne kuće trebaju biti međusobno povezani pomoću vodiča iste veličine.
6. Priključci za sve podzemne sustave metalnih cjevovoda, kao što su vodovodne cijevi ili plinske cijevi, trebaju biti smješteni unutar 8 metara od kuće.
7. Ako su svi sustavi već bili spojeni prije instalacije zaštite od groma, potrebno je samo vezati najbližu elektrodu na vodovod.

Svi ljudi koji žive ili rade u stambenim i javnim zgradama su stalno u bliskom kontaktu s električnih sustava i opreme, te moraju biti zaštićeni od opasnosti koje mogu nastati zbog kratkog spoja ili vrlo visokim naponom munje.

Da bi se postigla ova zaštita, električni uzemljeni sustavi električnih mreža moraju biti projektirani i ugrađeni u skladu sa standardnim zahtjevima države. Kao razvoj elektrotehničkih materijala, povećavaju se zahtjevi za pouzdanost zaštitnih uređaja.