Sistemi ozemljitve: vrste, opis, namestitev

Glavni razlog za potrebo po ozemljitvi v električnih omrežjih je varnost. Ko so vsi kovinski deli električne opreme ozemljeni, potem tudi v primeru zlomljene izolacije na ohišju ne bodo nastale nevarne napetosti, zato jih bodo preprečili z zanesljivimi sistemi ozemljitve.

Naloge za ozemljitvene sisteme

Glavne naloge varnostnih sistemov, ki delujejo na principu ozemljitve:

1. Varnost za človeško življenje, da bi zaščitili pred električnim šokom. Zagotavlja drugačen način prenosa zasilnega toka, tako da ne povzroča škode za uporabnika.
2. Zaščita zgradb, strojev in opreme v primeru izpada električne energije, tako da odprte prevodne dele opreme ne dosežejo smrtonosnega potenciala.
3. Prenapetostna zaščita zaradi udara strele, ki lahko povzroči nevarne visoke napetosti v električnem distribucijskem sistemu ali zaradi nenamernega človeškega stika z visokonapetostnimi vodniki.
4. Stabilizacija napetosti. Obstaja veliko virov električne energije. Vsak transformator si lahko ogledate kot ločen vir. Imeti morajo skupno skupno razpoložljivo točko izpusta negativne energije. Zemlja je edina takšna prevodna površina za vse vire energije, zato je bila sprejeta kot univerzalni standard za odvajanje toka in napetosti. Če ni bilo take skupne točke, bi bilo zelo težko zagotoviti varnost v energetskem sistemu kot celoti.

Zahteve za ozemljitveni sistem:

• Imeti mora alternativno pot za tok nevarnega toka.
• Odsotnost nevarnega potenciala na odprtih tokovnih delih opreme.
• Imeti mora nizko impedanco, ki zadostuje za zagotavljanje potrebnega toka skozi varnostno napravo, tako da se izklopi moč (<0,4 sekunde).
• Mora imeti dobro odpornost proti koroziji.
• Mora biti sposoben razpršiti velik kratek stik.

Opis sistemov ozemljitve

Postopek povezovanja kovinskih delov električnih naprav in opreme s talno težo s kovinsko napravo z majhno odpornostjo se imenuje ozemljitev. Pri ozemljitvi so živi deli instrumentov neposredno povezani s tlemi. Ozemljitev zagotavlja povratno pot za uhajanje toka in s tem ščiti opremo elektroenergetskega sistema pred poškodbami.

Ko se v napravi pojavi okvara, se v vseh treh fazah oblikuje neravnovesje toka. Ozemljitev praznuje tok napake na zemljo in s tem obnavlja operativno ravnovesje sistema. Ti zaščitni sistemi imajo več prednosti, kot je odstranjevanje prenapetosti z izpraznitvijo na tla. Ozemljitev zagotavlja varnost opreme in izboljša zanesljivost servisiranja.

Metoda razveljavitve

Ničenje pomeni povezavo nosilnega dela opreme z zemljo. Ko pride do okvare v sistemu, se na zunanji površini opreme ustvari nevaren potencial, vsaka oseba ali žival, ki se po naključju dotika površine, lahko poškoduje električni udar. Zeroing ponastavi nevarne tokove na tla in zato nevtralizira trenutni vpliv.

Prav tako ščiti opremo pred udari strele in zagotavlja pot izpusta od odvodnikov prenapetosti in drugih naprav za gašenje. To dosežemo s povezovanjem rastlinskih delov na tla z ozemljitvenim vodnikom ali elektrodo v tesnem stiku s tlemi, ki se nahaja na določeni razdalji pod nivojem tal.

Razlika med ozemljitvijo in ničlo

Ena od glavnih razlik med ozemljitvijo in nastavitvijo ničle je, da je pri ozemljitvi priključni prevodnik priključen na tla, medtem ko je instrument ozemljen, površina naprav priključena na tla. Druge razlike med njimi so razložene spodaj v obliki primerjalne tabele.

Primerjalna tabela

Zaščitne žice TN

Te vrste ozemljitvenih sistemov imajo eno ali več neposredno ozemljenih točk iz vira energije. Odprti prevodni deli naprave so priključeni na te točke z uporabo zaščitnih vodnikov.

V svetovni praksi se uporablja dvomestna koda.

Uporabljene črke:

• T (francoska beseda Terre pomeni "zemlja") - neposredna povezava točke s tlemi.
• I - nobena točka ni povezana z zemljo zaradi visoke impedance.
• N - neposredna povezava z nevtralnim virom, ki je nato povezana z zemljo.

Na podlagi kombinacije teh treh črk obstaja vrsta sistemov ozemljitve: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Kaj to pomeni?

V ozemljitvenem sistemu tipa TN je ena od izvornih točk (generatorja ali transformatorja) priključena na tla. Ta točka je navadno zvezdna točka v trofaznem sistemu. Ohišje priključene električne naprave je priključeno na tla skozi to ozemljitveno točko na izvorni strani.

Na zgornji sliki: PE - Akronim za zaščitno Zemljo je prevodnik, ki povezuje izpostavljene kovinske dele potrošnikovega električnega napajanja na tla. N se imenuje nevtralen. To je vodnik, ki povezuje zvezdo v trifaznem sistemu s tlemi. S temi oznakami v diagramu je takoj jasno, kateri sistem ozemljitve je povezan s sistemom TN.

Nevtralna linija TN-S

To je sistem, ki ima ločene nevtralne in zaščitne vodnike po celotni shemi električnih instalacij.

Zaščitni vodnik (PE) je kovinska prevleka kabla, elektrarne ali ločenega vodnika.

Vsi odprte prevodne dele z napravo so priključeni na ta zaščitni vodnik preko glavnega priključka naprave.

TN-C-S sistem

To so vrste ozemljitvenih sistemov, v katerih so nevtralne in zaščitne funkcije združene v en vodilni sistem.

V TN-CS nevtralnem ozemljitvenem sistemu, znanem tudi kot zaščitno večplastno ozemljitev, se vodnik PEN imenuje integriran vodnik nevtralnih in ozemljenih delov.

Vodnik sistema PEN na elektroenergetskem sistemu je ozemljen na več točkah, ozemljitvena elektroda pa se nahaja na uporabniškem mestu za namestitev ali blizu njega.

Vsi odprte prevodne dele z montažo so povezani z vodnikom PEN z glavnim ozemljitvenim priključkom in nevtralnim priključkom in so med seboj povezani.

Zaščitno vezje TT

To je zaščitni sistem za ozemljitev, ki ima eno točko vira energije.

Vsi odprte prevodne dele z napravo, ki so priključene na ozemljeno elektrodo, niso električno odvisne od vira zemlje.

Izolacijski sistem IT

Zaščitni sistem za ozemljitev, ki nima neposredne povezave med žilimi deli in tlemi.

Vsi odprte prevodne dele z napravo, ki je priključena na ozemljeno elektrodo.

Načrtovanje zaščitnih sistemov

Povezava med električnimi napravami in napravami z ozemljitveno ploščo ali elektrodo skozi debelo žico z nizko upornostjo za varnost se imenuje ozemljitev ali ničla.

Sistem ozemljitve ali nastavitve na električnem omrežju deluje kot varnostni ukrep za zaščito življenja ljudi in opreme. Glavni cilj je zagotoviti alternativen način prenosa nevarnih tokov, tako da se je mogoče izogniti nesrečam zaradi električnega udara in poškodb opreme.

Kovinski deli opreme so ozemljeni ali priključeni na tla, in če iz kakršnegakoli razloga izolacija opreme ne deluje, bodo visoke napetosti, ki so lahko prisotne v zunanjem premazu opreme, imele pot do tal. Če oprema ni ozemljena, se lahko ta nevarna napetost prenese na vsakogar, ki se ga dotakne, kar bo povzročilo električni udar. Vezje se zapre in varovalka se takoj zažene, če trenutna nosilna žica dotakne ozemljeno ohišje.

Obstaja več načinov za izvedbo ozemljitvenega sistema električnih instalacij, kot so ozemljitev žice ali traku, plošče ali palice, ozemljitve z ničelno ali skozi vodovodno cev. Najpogostejši načini so ničelna in plošča naprava.

Ozemljitev

Ozemljitveno podlogo izdelamo s kombinacijo števila palic z bakrenimi žicami. To zmanjša splošno odpornost vezja. Ti električni zemeljski sistemi pomagajo omejiti potencial zemlje. Talna matica se večinoma uporablja na mestu, kjer je treba preskusiti velik tok napake.

Pri načrtovanju ozemljitvene podloge se upoštevajo naslednje zahteve:

1. V primeru napake napetost ne sme biti nevarna za osebo, ko se dotika prevodne površine opreme električnega sistema.
2. Stalni tok kratkega stika, ki lahko preide v matsko mat, mora biti za delovanje zaščitnega releja precej velik.
3. Odpornost na tla je nizka, tako da tok curka teče skozi to.
4. Zasnova ozemljitvene podlage mora biti taka, da je napetost koraka manjša od dovoljene vrednosti, kar bo odvisno od specifične odpornosti tal, potrebne za izolacijo napačne vgradnje od ljudi in živali.

Protikorozna zaščita elektrode

S takim sistemom ozemljitve je vsaka žica, palica, cev ali snop provodnikov postavljena vodoravno ali navpično v tla ob zaščitnem objektu. V distribucijskih sistemih je talna elektroda lahko sestavljena iz palice, ki je dolga približno 1 metra, in je nameščena v pokončnem položaju v tleh. Pri proizvodnji postaj se uporablja mat filma, ne posameznih palic.

Cev za zaščito cevi

To je najpogostejši in najboljši sistem za ozemljitev električnih instalacij v primerjavi z drugimi sistemi, primernimi za enake pogoje tal in vlage. Pri tej metodi je pocinkano jeklo in perforirana cev z izračunano dolžino in premerom navpično razporejena na trajno vlažna tla, kot je prikazano spodaj. Velikost cevi je odvisna od trenutnega toka in vrste prsti.

Značilno je, da je velikost cevi za ozemljitveni sistem hiše premer 40 mm in dolžine 2,5 metra za navadno zemljo ali več, če gre za suho in kamnito zemljo. Globina, pri kateri je treba pokopati cev, je odvisna od vsebnosti vlage v tleh. Ponavadi se cev nahaja v globini 3,75 metrov. Dno cevi je obkroženo z majhnimi koščki koksa ali oglja na razdalji približno 15 cm.

Alternativne ravni premoga in soli se uporabljajo za povečanje efektivne površine zemlje in s tem za zmanjšanje upornosti. Druga cev s premerom 19 mm in najmanjšo dolžino 1,25 metra je povezana na vrhu cevi GI prek reduktorja. Poleti se vlažnost tal zmanjšuje, kar vodi do povečanja odpornosti zemlje.

Tako je izveden na cementni bazi betona ohraniti razpoložljivost vode v poletnih mesecih in so zemljišča s potrebnimi varnostnimi parametri. Skozi lijak, priključen na cev s premerom 19 mm, lahko dodate 3 ali 4 žlice vode. Ozemljitveni žice ali GI, GI trak ali žica z zadostnim prerezom za varno odstranitev tok se prenese v gastrointestinalnem cev 12 mm premera na globini okoli 60 cm nad tlemi.

Plate za ozemljitev

V tej napravi, na ozemljitev copper ozemljitev pladnju merilnega 60 cm x 60 cm x 3 m in 60 cm pocinkanega železa x 60 cm x 6 mm je potopljen v tla z navpično površino na globini najmanj 3 m od tlemi

Zaščitna plošča se vstavi v pomožne plasti oglja in njene soli z najmanjšo debelino 15 cm. Žica razlog (GI ali bakrene žice) trdno privijačen na ozemljitveni plošči.

Bakrena plošča in bakreno žico običajno ne uporabljajo v zaščitnih krogih zaradi višjih stroškov.

Priključitev tla skozi vodovodno cev

V tej vrsti je GI ali bakren žica priključena na vodovod s jekleno žico za kravato, ki je pritrjena na bakreno svinec, kot je prikazano spodaj.

Cev za vodo je sestavljena iz kovine in je nameščena pod površino zemlje, tj. Neposredno priključena na tla. Pretok toka skozi GI ali bakreno žico je neposredno ozemljen skozi vodovod.

Izračun odpornosti zemeljske zanke

Odpornost posameznega traku palice, pokopanega v tleh, je:

R = 100 xrho- / 2 × 3.14 × L (log (2 x L x L / Š x t)), pri čemer je:

stabilnost tal (Omega),

L je dolžina traku ali vodnika (cm),

w - širina traku ali premera vodnika (cm),

t je globina zakopa (cm).

Primer: Izračunajte upor zemeljskega traku. Žica s premerom 36 mm, dolga 262 metrov na globini 500 mm v tleh, odpornost proti zemlji je 65 Ohm.

R je odpornost ozemljitvene palice v W.

r - odpornost na tla (Ohmeter) = 65 Ohm.

Meter l - dolžina palice (cm) = 262 m = 26200 cm.

d - notranji premer palice (cm) = 36 mm = 3,6 cm.

h je globina skritega traku / palice (cm) = 500 mm = 50 cm.

Odpornost talnega traku / vodnika (R) = rho- / 2 × 3,14 x L (loge (2 x L x L / Wt))

Odpornost talnega traku / vodnika (R) = 65/2 × 3,14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3,6 × 50)

Odpornost talnega traku / vodnika (R) = 1,7 Ohm.

Za izračun števila ozemljitvenih palic lahko uporabite pravilo palca.

Približno odpornost elektrod Rod / Pipe se lahko izračuna z uporabo odpornosti palic / cevi elektrod:

R = K x rho- / L, pri čemer je:

rho- je odpor zemlje v ohmmeter,

L je dolžina elektrode v merilniku,

d je premer elektrode v merilniku,

K = 0,75, če je 25

K = 1, če je 100

K = 1,2 o / L, če je 600

Število elektrod, če najdemo formulo R (d) = (1,5 / N) x R, pri čemer je:

R (d) je zahtevana odpornost.

R je odpornost ene elektrode

N - število elektrod, nameščenih vzporedno na razdalji od 3 do 4 metrov.

Primer: izračunajte odpornost ozemljitvene cevi in ​​število elektrod, da dosežete odpornost 1 Ohm, odpornost zemlje od rho- = 40, dolžina = 2,5 metra, premer cevi = 38 mm.

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

Odpornost cevi elektrode R = K x rho- / L = 0,75 × 65,78 = 12 Ω

Ena elektroda - odpornost - 12 Ohm.

Za doseganje odpornosti 1 ohm je skupno število potrebnih elektrod = (1,5 × 12) / 1 = 18

Dejavniki, ki vplivajo na odpornost zemlje

Koda NEC zahteva minimalno dolžino 2,5 metra talne elektrode, da bi lahko prišla v stik s tlemi. Vendar pa obstajajo nekateri dejavniki, ki vplivajo na odpornost zemlje na zaščitni sistem:

1. Dolžina / globina talne elektrode. Povečanje dolžine podvoji površino podvoji na 40%.
2. Premer ozemljitvene elektrode. Dvakratno povečanje premera zemeljske elektrode zmanjša odpornost tal za samo 10%.
3. Število ozemljitvenih elektrod. Da bi povečali učinkovitost, se na globino glavnih ozemljitvenih elektrod namestijo dodatne elektrode.

Gradnja zaščitnih električnih sistemov stanovanjske hiše

Trenutno so zemeljska dela prednostna metoda ozemljitve, zlasti za električna omrežja. Električna energija vedno sledi poti najmanj odpornosti in črpa maksimalni tok iz tokokroga v talne jame, namenjene zmanjšanju upora, idealno do 1 ohma.

Da bi dosegli ta cilj:

1. Površina 1,5 mx 1,5 m je izkopana na globino 3 m. Jama je pol napolnjena z mešanico oglja v prahu, pesek in sol.
2. V sredini je nameščena GI plošča 500 mm x 500 mm x 10 mm.
3. Vzpostavite povezave med talno ploščo za zemeljski sistem zasebne hiše.
4. Preostanek jame je napolnjen z mešanico premoga, peska in soli.
5. Za priključitev ozemljitvenega ploščo na površini dveh GI trak se lahko uporablja s prerezom 30 mm x 10 mm, vendar je prednostno 2,5-palčni GI cev s prirobnico v zgornjem delu.
6. Poleg tega je zgornji del cevi lahko prekrit s posebno napravo, ki preprečuje vdor umazanije in prahu ter zamašitev zemeljske cevi.

Namestitev ozemljitvenega sistema in prednosti:

1. Prah iz oglja je odličen vodnik in preprečuje korozijo kovinskih delov.
2. Sol se raztopi v vodi, kar močno poveča prevodnost.
3. Pesek omogoča vodo skozi celotno jamo.

Da bi preverili učinkovitost jame, se prepričajte, da je razlika v napetosti med jamo in nevtralno napetostjo manjša od 2 voltov.

Odpornost na jamo je treba vzdrževati na ravni manj kot 1 ohm, na razdalji do 15 m od zaščitnega vodnika.

Električni šok

Električni šok (električni šok) se pojavi, ko dva telesa osebe pridejo v stik z električnimi vodniki tokokroga, ki ima različne potenciale in ustvarja potencialno razliko po telesu. Človeško telo ima upor, in ko je povezana med dvema prevodnikoma pri različnih potencialih, se veriga oblikuje skozi telo in tok teče. Ko oseba stopi v stik samo z enim vodnikom, veriga ne tvori in nič se ne zgodi. Ko oseba pride v stik z vodniki tokokroga, ne glede na to, kakšna napetost obstaja, vedno obstaja možnost poškodbe električnega toka.

Tveganje udarca strele v stanovanjske objekte

Nekateri domovi bolj verjetno pritegnejo strele od drugih. Povečujejo se glede na višino stavbe in bližino drugih hiš. Bližina je opredeljena kot trojna razdalja od višine hiše.

Da bi ugotovili, kako ranljiva je stanovanjska hiša na udarec strele, lahko uporabite naslednje podatke:

1. Nizko tveganje. Enostopenjske zasebne stanovanjske hiše v neposredni bližini drugih hiš z enako višino.
2. Povprečno tveganje. Dvonivojska hiša, obdana s hišami s podobnimi višinami ali obkrožena s hišami manjših višin.
3. Visoko tveganje. Izolirane hiše, ki niso obkrožene z drugimi zgradbami, dvonadstropnimi hišami ali hišami z manjšo višino.

Ne glede na verjetnost udarca strele bo pravilna uporaba pomembnih komponent za zaščito pred strelo zaščitila vsakršno stanovanjsko hišo pred takšno škodo. Sistemi za zaščito pred strelo in ozemljitev je potrebna v stanovanjski hiši, tako da se udari strele na tla. Sistem običajno vključuje ozemljeno palico z bakrenim priključkom, ki je nameščen v tleh.

Pri nameščanju zaščite strele v hiši upoštevajte naslednje zahteve:

1. Zemeljske elektrode morajo imeti dolžino najmanj polovico 12 mm in dolžino 2,5 m.
2. Priporočljivo je, da uporabite bakrene povezave.
3. Če na mestu sistema obstajajo kamnita tla ali se nahajajo podzemne linije, je uporaba navpične elektrode prepovedana, potreben je samo vodoravni vodnik.
4. Namestiti ga je treba na razdalji vsaj 50 cm od tal in se raztezati najmanj 2,5 m od hiše.
5. Ozemljitvene sisteme zasebne hiše je treba med seboj povezati z vodnikom enake velikosti.
6. Konektorji za vse podzemne sisteme kovinskih cevovodov, kot so vodovodne cevi ali plinske cevi, bi morali biti oddaljeni 8 metrov od hiše.
7. Če so bili vsi sistemi že priključeni pred vgradnjo strelovodne zaščite, je potrebno povezati najbližjo elektrodo v sistem oskrbe z vodo.

Vsi ljudje, ki živijo ali delajo v stanovanjskih in javnih stavb so ves čas v tesnem stiku z električnih sistemov in opreme, in jih je treba zaščititi pred nevarnostmi, ki se lahko pojavijo zaradi kratkega stika ali zelo visoke napetosti strele.

Da bi dosegli to zaščito, morajo biti električni ozemljitveni sistemi električnih omrežij zasnovani in vgrajeni v skladu s standardnimi zahtevami države. Kot razvoj elektrotehničnih materialov se povečujejo zahteve za zanesljivost zaščitnih naprav.